JP2005521440A - Bioresorbable osteoconductive composition for bone regeneration - Google Patents

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Abstract

生体再吸収可能な骨伝導組成物ならびに歯周部、歯槽または上顎の再生、頭蓋骨欠損、および脊髄再生における骨修復のための足場として、この組成物を使用する方法が開示される。この生体再吸収可能な組成物は、生体再吸収可能なポリマー、ミクロ微粒子性またはナノ微粒子性の充填剤および孔生成材料を含む。この生体再吸収可能なポリマーは、電気的に不飽和であり得、そして架橋剤を用いて架橋可能であり得る。このミクロ充填剤またはナノ充填剤は、金属、炭酸カルシウム、炭素のような任意の天然の生体適合性材料、生体適合性合成材料、またはヒドロキシアパタイトのようなバイオセラミックであり得る。この孔生成材料は、カルボネートおよび酸のような発泡剤であり得る。Disclosed are bioresorbable bone conduction compositions and methods of using the compositions as scaffolds for bone repair in periodontal, alveolar or maxillary regeneration, skull defects, and spinal cord regeneration. The bioresorbable composition includes a bioresorbable polymer, a microparticulate or nanoparticulate filler, and a pore generating material. The bioresorbable polymer can be electrically unsaturated and crosslinkable with a crosslinker. The micro- or nano-filler can be any natural biocompatible material such as metal, calcium carbonate, carbon, biocompatible synthetic material, or bioceramic such as hydroxyapatite. The pore-generating material can be a blowing agent such as carbonate and acid.

Description

(発明の背景)
米国政府は、Joseph D.Gresserに対するNIH/NIDR助成金番号1 R43 DE 12290−01A1およびKai−Uwe Lewandrowskiに対するNIH/NIAMS助成金番号AR 45062による本発明における権利を有する。
(Background of the Invention)
The Government of the United States, Joseph D. We have the rights in this invention by NIH / NIDR grant number 1 R43 DE 12290-01A1 to Gresser and NIH / NIAMS grant number AR 45062 to Kai-Uwe Lewandrowski.

2002年2月5日に出願されたU.S.S.N.60/354,833に対する優先権を主張する。   U.S. filed on Feb. 5, 2002. S. S. N. Claim priority to 60 / 354,833.

本出願は、概して、骨修復のための生体再吸収可能な骨伝導性組成物の使用、およびそこから形成される足場に関連する。好ましい実施形態において、本出願は、歯周部、歯槽、または上顎骨再生のような口の再構築、頭蓋骨欠損および脊髄修復のための、ミクロ充填剤またはナノ充填剤ならびに孔形成剤を含む生体再吸収可能な骨伝導性組成物の使用方法に関連する。   The present application generally relates to the use of bioresorbable osteoconductive compositions for bone repair and scaffolds formed therefrom. In a preferred embodiment, the present application provides a living organism comprising a micro- or nano-filler and a pore-forming agent for mouth reconstruction, skull defect and spinal cord repair such as periodontal, alveolar or maxillary bone regeneration. It relates to the use of the resorbable osteoconductive composition.

1980年代半ばにおける研究により、米国で毎年約450万人が、骨折に苦しんでいると推定された。骨損失を生じる歯周病のような骨疾患が、この問題に加えられている。従って、骨修復物質が、骨修復および再生のために盛んに探し求められる。生分解性および生体適合性のポリマー組成物は、骨移植目的、骨修復目的、骨置換目的、または骨インプラント固定目的のために有用である。   Studies in the mid 1980s estimated that approximately 4.5 million people in the United States suffer from fractures each year. Bone diseases such as periodontal disease that cause bone loss are added to this problem. Accordingly, bone repair materials are actively sought for bone repair and regeneration. Biodegradable and biocompatible polymer compositions are useful for bone grafting purposes, bone repair purposes, bone replacement purposes, or bone implant fixation purposes.

多くの問題は、現在の骨移植方法、骨修復方法、および骨インプラント固定方法とともに存在する。歯周部再構築またはインプラント固定において、骨空隙は、新骨再生の経過を通して、この部位の構造的完全性を支持する移植片物質で満たされる必要がある。後に続く骨損失をともなう歯周病の処置のために現在利用可能な様式は、その進行を改善するが、歯の支持装置を再生するための最小の可能性のみを有する。   Many problems exist with current bone grafting methods, bone repair methods, and bone implant fixation methods. In periodontal reconstruction or implant fixation, the bone void needs to be filled with graft material that supports the structural integrity of this site throughout the course of new bone regeneration. The currently available modality for the treatment of periodontal disease with subsequent bone loss improves its progression but has only minimal potential to regenerate the dental support device.

これはまた、上顎骨および下顎骨の再構築においても真実である。自己移植片および同種移植片は、現在の骨移植片手順において使用される。自己移植片が好ましいが、必ずしも十分量で入手できないか、または臨床的に望ましい結果を生じ得ない。顎顔面、歯槽および下顎骨再構築のための骨置換物質は、自己移植片の代替物として使用されている。臨床的に適用される技術は、移植手順後の骨回復の間に導かれる組織再生のための生分解性の膜の使用を含む。しかし、複合組織等価物のより適切な三次元の性質に対する、これらの技術の開発における有意な進歩にも拘わらず、臨床的に適用可能な骨置換物質の開発には、挑戦すべきことが残っている。少なくとも一部で、この挑戦は、長期間、修復組織を生分解可能な修復物質内に十分に内殖させる際に困難を伴う。その結果、欠損部位での骨構築は、維持される。骨格修復部位におけるこのような物質の移植は、通常組織貫通性の貫通よりも、移植片の表面にしばしば限定される発達を生じる。しかし、後者の工程は、成功した開発、ならびに顎顔面への適用および歯周部への適用のために汎用の組織との等価物の製造のために、抜きんでて重要であるようだ。   This is also true in the reconstruction of the maxilla and mandible. Autografts and allografts are used in current bone graft procedures. Autografts are preferred but are not necessarily available in sufficient quantities or produce clinically desirable results. Bone replacement materials for maxillofacial, alveolar and mandibular reconstruction are used as an alternative to autografts. Clinically applied techniques include the use of biodegradable membranes for tissue regeneration guided during bone recovery after the implantation procedure. However, despite significant advances in the development of these technologies for the more appropriate three-dimensional nature of composite tissue equivalents, the development of clinically applicable bone replacement materials remains a challenge. ing. At least in part, this challenge is accompanied by difficulties in allowing the repair tissue to ingrow sufficiently within the biodegradable repair material for extended periods of time. As a result, bone construction at the defect site is maintained. Transplantation of such materials at skeletal repair sites usually results in development that is often limited to the surface of the graft, rather than tissue penetrating penetration. However, the latter process appears to be particularly important for successful development and the production of the equivalent of general purpose tissue for maxillofacial and periodontal applications.

現在承認されている合成製品の欠点(再吸収能力の欠損、動物または海洋由来成分の包括、および乏しい操作特性を含む)を考慮して、目的は、骨修復物質を作製することであり、この骨修復物質は、生物学的および生体力学的のいずれにも挙動し、どちらかというと、顎顔面骨および下顎骨に近い。   In view of the shortcomings of currently approved synthetic products, including deficiencies in resorption, inclusion of animal or marine-derived components, and poor operational properties, the aim is to produce bone repair materials, Bone repair material behaves both biologically and biomechanically and is more like a maxillofacial bone and a mandible.

バイオセラミック充填剤は、骨再構築物質の機械的強度および構造的完全性を提供するために使用されている。例えば、Ca10(PO(OH)(ヒドロキシアパタイト(HA))は、骨修復のために幅広く使用されているバイオセラミック物質である。なぜなら、ヒドロキシアパタイトは、自然の歯および骨の結晶構造と密接に類似するためである。例えば、Snydersに対する米国特許第5,425,769号は、硫酸カルシウムマトリクスにおける繊維性コラーゲンからなる人工的な骨置換組成物を記載する。 Bioceramic fillers have been used to provide the mechanical strength and structural integrity of bone remodeling materials. For example, Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 (hydroxyapatite (HA)) is a bioceramic material that is widely used for bone repair. This is because hydroxyapatite closely resembles the natural tooth and bone crystal structure. For example, US Pat. No. 5,425,769 to Snyders describes an artificial bone replacement composition consisting of fibrous collagen in a calcium sulfate matrix.

それにもかかわらず、従来の物質は、組成物純度および均一性を欠如しており、従って、所望の構造完全性を提供することができない。問題を解決する試みは、限定された成功を与えるのみである。例えば、Jarchoら、Science 11、2027〜2035(1976)は、密な多結晶HAを形成するための工程を記載し、この多結晶は、「他のHA物質より実質的に強」く、そして「骨内に移植された場合、優れた生物学的反応」を誘発する。沈殿方法を使用し、そして150〜700nmの平均粒子サイズの物質が回収された。しかし、Jarchoら(1976)は、孔の低体積分率および1000℃の焼成温度でさえの焼結の間の相当の粒成長を報告した。Jarchoら(1976)は、いくつかの場合で、99%密度を達成したが、所望の形態を形成するためには、非現実的であり得る技術を使用した。Akaoらは、J.Mater.Sci.16、809〜812(1981)において、1300℃で3時間焼結した多結晶HAの圧縮によるたわみおよび動的なねじれ強さを報告し、そして製品の機械的特性を、皮質骨、象牙質、およびエナメル質の機械的特性と比較した。焼結されたHAの圧縮強度は、皮質骨の圧縮強度の3〜6倍の強さであった。Henchは、J.Am.Ceram.Soc.(1991)において、HAは、整形外科補綴の固定のための多孔性の金属表面のコーティング剤として使用されていること、特に、多孔性でコートされた金属インプラントの孔中のHA粉末は、孔への骨内殖の速度および活力性に有意に影響することを報告した。多くの研究者は、この一般的に好ましいインプラントのプラズマスプレーコーティングを用いて、この技術を探求したことが報告されている。しかし、Hench(1991)は、負荷耐性歯科用補綴および整形外科用補綴の長期の動物実験および臨床試験は、HAコーティングが分解し得るかまたは薄い層に裂け得ることを示唆すると報告した。従って、骨再生のための充填剤としての適用は、限定される。   Nevertheless, conventional materials lack composition purity and homogeneity and therefore cannot provide the desired structural integrity. Attempts to solve the problem only give limited success. For example, Jarcho et al., Science 11, 2027-2035 (1976) describes a process for forming dense polycrystalline HA, which is "substantially stronger than other HA materials" and Induces an “excellent biological response when implanted in bone”. A precipitation method was used and material with an average particle size of 150-700 nm was recovered. However, Jarcho et al. (1976) reported significant grain growth during sintering even at a low volume fraction of pores and a firing temperature of 1000 ° C. Jarcho et al. (1976) achieved 99% density in some cases, but used techniques that could be impractical to form the desired morphology. Akao et al. Mater. Sci. 16, 809-812 (1981), reported the compression deflection and dynamic torsional strength of polycrystalline HA sintered at 1300 ° C. for 3 hours, and the mechanical properties of the product, cortical bone, dentin, And compared with the mechanical properties of enamel. The compressive strength of the sintered HA was 3 to 6 times the compressive strength of cortical bone. Hench, J. et al. Am. Ceram. Soc. (1991), HA is used as a coating on a porous metal surface for the fixation of orthopedic prostheses, in particular the HA powder in the pores of a porous coated metal implant It was reported to significantly affect the rate and vitality of bone ingrowth into Many researchers have reported exploring this technique using plasma spray coating of this generally preferred implant. However, Hench (1991) reported that long-term animal experiments and clinical trials of load-resistant dental and orthopedic prostheses suggest that the HA coating can degrade or tear into thin layers. Therefore, application as a filler for bone regeneration is limited.

従来の生体適合物質は、その機械的完全性および構造的完全性を維持している間に組み立てることが困難である。例えば、HAは、焼結することが困難である。このように、歯科用インプラントおよび磨耗の少ない、整形外科的適用のための高密度なHA構造物は、代表的に、ガラス焼結補助物質を有する、高温および/または高圧焼結によって得られ、このガラス焼結補助物質は、頻繁に好ましくない相への分解を誘導し、機械的安定性が乏しく、そして生理的条件に対する化学的抵抗性を乏しくさせる。   Conventional biocompatible materials are difficult to assemble while maintaining their mechanical and structural integrity. For example, HA is difficult to sinter. Thus, high density HA structures for dental implants and low wear orthopedic applications are typically obtained by high temperature and / or high pressure sintering with glass sintering aids, This glass sintering aid frequently induces decomposition into unfavorable phases, poor mechanical stability, and poor chemical resistance to physiological conditions.

ヒドロキシアパタイトは、多数の適用において使用されている。例えば、米国特許第6,241,771号は、脊椎固定の際に使用するための、再吸収可能な生体内融合デバイスを記載する。このデバイスは、25〜100%の生体再吸収可能なまたは再吸収可能な物質および中和化合物あるいは緩衝液から構成され、このデバイスは、ヒドロキシアパタイトである。Cambridge Scientific,Inc.によるEPA 99942186.0は、生体適合性組織移植片を記載し、この移植片は、適切な形態に形成された固体の生体適合性物質から形成され、この移植片は、その上に多孔性のコーティング剤を有し、生体適合性の生分解性のポリマーから形成される(ここで、自己組織を再生し得る細胞が、このポリマーコーティングの表面上に播種される。Cambridge Scientific,Inc.によるEPA 99966346.1は、穿孔され、そして部分的に脱塩された皮質骨の同種移植片における穿孔を、生分解可能な多孔性のポリマーマトリクスで満たすことにより、移植のために穿孔され、そして部分的に脱塩された皮質骨の同種移植片を産生する方法を記載する。   Hydroxyapatite is used in many applications. For example, US Pat. No. 6,241,771 describes a resorbable in-vivo fusion device for use in spinal fixation. The device is composed of 25-100% bioresorbable or resorbable material and neutralizing compound or buffer, and the device is hydroxyapatite. Cambridge Scientific, Inc. EPA 99942186.0 describes a biocompatible tissue graft, which is formed from a solid biocompatible material formed into a suitable form, and the graft is porous on top of it. Formed from a biocompatible biodegradable polymer with a coating agent (where cells capable of regenerating self tissue are seeded on the surface of this polymer coating. EPA by Cambridge Scientific, Inc. 99966346.1 is perforated for implantation by filling the perforations in a perforated and partially desalted cortical bone allograft with a biodegradable porous polymer matrix and partially Describes a method for producing a desalted cortical bone allograft.

従って、本発明の目的は、生体再吸収可能な組成物または足場を、骨再構成のために、構造完全性を高める充填剤に提供することである。   Accordingly, it is an object of the present invention to provide bioresorbable compositions or scaffolds for fillers that increase structural integrity for bone reconstitution.

本発明の別の目的は、生体再吸収可能な組成物または足場を、骨移植または骨組織再生のために、構造完全性を高める充填剤に提供することである。   Another object of the present invention is to provide bioresorbable compositions or scaffolds for fillers that increase structural integrity for bone grafting or bone tissue regeneration.

本発明の別の目的は、生体再吸収可能な組成物または足場を、歯周部、歯槽または上顎骨再生のために、構造完全性を高める充填剤に提供することである。   Another object of the present invention is to provide bioresorbable compositions or scaffolds for fillers that increase structural integrity for periodontal, alveolar or maxillary bone regeneration.

(発明の要旨)
骨再構築のための生体再吸収可能な骨伝導性組成物、およびこのような組成物を使用する方法が、開示される。この組成物は、生体再吸収可能なポリマー、ミクロ生体適合性充填剤およびナノ生体適合性充填剤、および好ましくは、孔形成物質を含む。この生体再吸収可能なポリマーは、電子的に不飽和であり得、そして架橋モノマーと架橋し得る。このミクロ充填剤およびナノ充填剤は、任意の生体適合性物質(例えば、生体適合性金属、炭酸カルシウム、生体適合性合成物質、カーボン、またはヒドロキシアパタイト(「HA」)のようなバイオセラミック)であり得る。この孔形成物質は、発泡剤(例えば、炭酸および酸(例えば、重炭酸ナトリウムおよび酸))であり得、酸は、クエン酸であり得る。1つの好ましい実施形態において、生体再吸収可能なポリマーは、ポリプロピレングリコール−フマル酸である。別の好ましい実施形態において、モノマーは、ビニルピロリドンである。なおさらに好ましい実施形態において、ミクロ充填剤およびナノ充填剤は、HAである。
(Summary of the Invention)
Disclosed are bioresorbable osteoconductive compositions for bone remodeling and methods of using such compositions. The composition comprises a bioresorbable polymer, a microbiocompatible filler and a nanobiocompatible filler, and preferably a pore forming material. The bioresorbable polymer can be electronically unsaturated and can be crosslinked with a crosslinking monomer. The micro and nano fillers can be any biocompatible material (eg, biocompatible metals, calcium carbonate, biocompatible synthetic materials, carbon, or bioceramics such as hydroxyapatite (“HA”)). possible. The pore-forming material can be a blowing agent (eg, carbonic acid and acid (eg, sodium bicarbonate and acid)), and the acid can be citric acid. In one preferred embodiment, the bioresorbable polymer is polypropylene glycol-fumaric acid. In another preferred embodiment, the monomer is vinyl pyrrolidone. In an even more preferred embodiment, the microfiller and nanofiller are HA.

この組成物は、骨組織再生のため(例えば、口の再構築のため)に使用され得る。概して、口の再構築は、下顎骨欠損もしくは顎顔面欠損、顎顔面骨移植片(例えば、洞増大移植およびアンレー移植)の修復、または降線の伸張に関連する。別の実施形態において、口の再構築は、歯周部、歯槽または上顎骨の再生である。特に好ましい実施形態において、口の再構築は、歯の置換である。この組成物は、他の用途(例えば、脊椎セグメント修復、頭蓋骨欠損の修復)を有し得、そして骨移植片増量剤として使用され得る。骨修復または移植方法は、一般的に、まずこの組成物から形成された適切なテンプレートを製造する工程、次いで、骨修復を必要とする哺乳動物にこの物品を移植する工程を包含する。   The composition can be used for bone tissue regeneration (eg, for mouth reconstruction). In general, mouth reconstruction is associated with the repair of mandibular or maxillofacial defects, maxillofacial bone grafts (eg, sinus augmentation and onlay transplants), or underline stretch. In another embodiment, the mouth reconstruction is periodontal, alveolar or maxillary bone regeneration. In a particularly preferred embodiment, the mouth reconstruction is a tooth replacement. The composition may have other uses (eg, spinal segment repair, skull defect repair) and may be used as a bone graft extender. Bone repair or implantation methods generally include the steps of first producing a suitable template formed from the composition and then implanting the article into a mammal in need of bone repair.

(発明の詳細な説明)
(I.ミクロ充填剤およびナノ充填剤を有する、生体再吸収可能なポリマー組成物)
(A.生体再吸収可能なポリマー組成物)
ポリマーは、非毒性であり、生分解可能であり、そして/または生体再吸収可能でなければならない(すなわち、その分解産物が、既存の生化学経路を介してヒト身体により使用されるか、またはそうでなければ、そこから除去される)。好ましい生体適合可能なポリマーは、ポリエステルまたは他の加水分解で分解可能なポリマーである。このポリエステルは、化学的に架橋可能であり得る(すなわち、官能基を保有し、ポリエステルポリマー鎖が、上記官能基と反応性である架橋剤と反応するのを可能にする)。適切なポリエステル物質としては、生体適合性のジカルボン酸およびトリカルボン酸から形成されるポリエステルまたはそれらのエステル形成誘導体(例えば、酸塩化物または酸無水物)ならびに二価または多価のC〜Cアルコールが挙げられる。このポリエステル架橋を可能にするポリエステル中の官能基は、このポリエステルのアルコールまたは酸モノマー成分に由来し得る。
(Detailed description of the invention)
(I. Bioresorbable polymer composition with micro and nano fillers)
(A. Bioresorbable polymer composition)
The polymer must be non-toxic, biodegradable and / or bioresorbable (ie, the degradation product is used by the human body via existing biochemical pathways, or Otherwise it is removed from there). Preferred biocompatible polymers are polyesters or other hydrolyzable polymers. The polyester may be chemically crosslinkable (ie, carry functional groups and allow the polyester polymer chain to react with a crosslinker that is reactive with the functional groups). Suitable polyester materials include polyesters formed from biocompatible dicarboxylic acids and tricarboxylic acids or their ester-forming derivatives (eg, acid chlorides or acid anhydrides) and divalent or polyvalent C 2 -C 6. Examples include alcohol. The functional groups in the polyester that enable the polyester cross-linking can be derived from the alcohol or acid monomer component of the polyester.

ポリエステル形成のための代表的なカルボン酸としては、クレブス回路中間材料(例えば、クエン酸、イソクエン酸、シス−アコニット酸、α−ケトグルタン酸、コハク酸、リンゴ酸、オキサロ酢酸およびフマル酸が挙げられる。多くのこのようなカルボン酸は、架橋を可能にし得るさらなる機能性、従って、硬くなったセメントの状態に対して、ペースト様の成形可能な塊から生体再吸収可能な組成物を加工するための方法を有する。フマル酸は、ポリエステルを形成するための、好ましい酸である。これは、架橋反応を誘導する遊離基に十分適合される、遊離基反応性の二重結合を有するジカルボン酸である。ポリエステルを形成するために有用な例示的なC〜Cアルキルアルコールまたはアルキレン(aklylene)アルコールは、エチレングリコール、2−ブテン−1,4−ジオール、2−メチル−2−ブテン−1,4−ジオール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピレングリコール、グリセリン、1,3−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、4−メチル−1,2−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、4−メチル−1,2−ペンタンジオール、シクロヘキセン−3,4−ジオールなどである。好ましい実施形態において、生体再吸収可能な組成物のポリエステル成分は、プロピレングリコール酸およびフマル酸の縮合(エステル化)反応によって形成される、ポリ(プロピレングリコールフマル酸)(PPF)である。 Representative carboxylic acids for polyester formation include Krebs cycle intermediates such as citric acid, isocitric acid, cis-aconitic acid, α-ketoglutanic acid, succinic acid, malic acid, oxaloacetic acid and fumaric acid. Many such carboxylic acids have additional functionality that can allow cross-linking, and thus to process bioresorbable compositions from paste-like moldable masses for hardened cement conditions. Fumaric acid is a preferred acid for forming polyesters, which is a dicarboxylic acid having a free radical reactive double bond that is well adapted to the free radical that induces the crosslinking reaction. there. useful exemplary C 2 -C 6 alkyl alcohol or alkylene to form a polyester (aklylene) Arco Are ethylene glycol, 2-butene-1,4-diol, 2-methyl-2-butene-1,4-diol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, glycerin, 1,3- Butanediol, 1,2-butanediol, 4-methyl-1,2-butanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 4-methyl-1,2-pentanediol, cyclohexene-3,4-diol In a preferred embodiment, the polyester component of the bioresorbable composition is poly (propylene glycol fumaric acid) (PPF) formed by a condensation (esterification) reaction of propylene glycolic acid and fumaric acid. is there.

PPFは、有利である。なぜなら、PPFは、生分解可能な骨セメントの機能に対して重要である2つの化学的特性を保有する。第1には、容易さであり、この容易さによってPPFが、インビボで、元のフマル酸およびプロピレングリコールサブユニットに分解され得る。フマル酸およびプロピレングリコールの両方は、非毒性であり、そしてインビボで十分に耐性である。クレブス回路中間材料として、フマル酸は、食物がエネルギーに転換される工程において、必須の役割を担う。プロピレングリコールは、食品添加物として食品業界中で使用され、そして生体で代謝され得るか、または排泄され得る。第2の重要な特性は、PPFプレポリマーのそれぞれのサブユニットが、活性化した不飽和部位を有することであり、この部位を通して、ポリエステルは、種々のオレフィン遊離基を誘導する架橋剤を用いて、架橋され得る。   PPF is advantageous. Because PPF possesses two chemical properties that are important for the function of biodegradable bone cement. The first is the ease by which PPF can be degraded in vivo to the original fumaric acid and propylene glycol subunits. Both fumaric acid and propylene glycol are non-toxic and well tolerated in vivo. As a Krebs cycle intermediate, fumaric acid plays an essential role in the process by which food is converted to energy. Propylene glycol is used in the food industry as a food additive and can be metabolized in the body or excreted. A second important property is that each subunit of the PPF prepolymer has an activated site of unsaturation, through which the polyester can be used with crosslinkers that derive various olefinic free radicals. Can be cross-linked.

このポリエステルは、硬化の間に架橋され得る。このポリエステル中の、反応性の化学的な官能基が、炭素−炭素二重結合(例えば、好ましくは、PPFポリエステル成分において)である場合、代表的な架橋剤は、N−ビニルピロリドン(VP)、メチルメタクリル酸(MMA)、およびオレフィン様の架橋剤である。好ましい架橋剤は、MMAであり、このMMAは、室温で透明な液体として存在する。MMAは、本発明の好ましい実施形態に従って、遊離基を誘導するPPFの架橋のために、特に適切である。   This polyester can be crosslinked during curing. When the reactive chemical functional group in the polyester is a carbon-carbon double bond (eg, preferably in the PPF polyester component), a typical cross-linking agent is N-vinyl pyrrolidone (VP). , Methylmethacrylic acid (MMA), and olefin-like crosslinkers. A preferred cross-linking agent is MMA, which exists as a clear liquid at room temperature. MMA is particularly suitable for cross-linking of PPF to induce free radicals according to a preferred embodiment of the present invention.

有用なポリマーの他の例としては、アルファヒドロキシ酸(例えば、ポリ(L−酪酸)、ポリ(D L−酪酸)、ポリ(D L−酪酸−co−グリコール酸)、およびポリ(グリコール酸))、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリオルトエステル、ポリ無水物、ポリジオキサノン、コポリ(エーテル−エステル)、ポリアミドポリラクトンおよびそれらの組み合わせが挙げられる。これらのポリマーは、分子量および所望される用途のために必要とされる分子量分布において得られ得るか、またはそれで調製され得る。これらのポリマーの調製のために適切な溶媒システムは、通常の教科書および刊行物で公開されている。例えば、Lange’s Handbook of Chemistry、第13版、John A.Dean、(編)、McGraw−Hill Book Co.、New York、1985を参照のこと。これらのポリマーは、通常の処理技術(溶解押し出しおよび回転鋳造を含む)により繊維(fiber)および繊維(web)状に形成され得、そして織物形態または非織物形態で市販される。   Other examples of useful polymers include alpha hydroxy acids (eg, poly (L-butyric acid), poly (DL-butyric acid), poly (DL-butyric acid-co-glycolic acid), and poly (glycolic acid) ), Poly (ε-caprolactone), polyorthoesters, polyanhydrides, polydioxanone, copoly (ether-esters), polyamide polylactones and combinations thereof. These polymers can be obtained or prepared with the molecular weight and molecular weight distribution required for the desired application. Suitable solvent systems for the preparation of these polymers are published in ordinary textbooks and publications. For example, Lang's Handbook of Chemistry, 13th edition, John A. Dean, (eds.), McGraw-Hill Book Co. , New York, 1985. These polymers can be formed into fibers and webs by conventional processing techniques (including melt extrusion and rotary casting) and are commercially available in woven or non-woven form.

生体再吸収可能なポリマーは公知であり、市販されるか、または公知の方法および公開される方法を使用して合成され得る。生体再吸収可能なポリマーは、種々の適用に関して記載されており、種々の適用としては、制御される放出投薬形態および生体再吸収可能な縫合が挙げられる。米国特許第3,463,158号;同第4,080,969号;同第3,997,512号;同第4,181,983号;同第4,481,353号;および同第4,452,973号を参照のこと。Ibayらは、Polym.Mat.Sci.Eng.53、505〜509(1985)において、外傷を受けた後に柔組織および/または骨の一時的な代替物として使用するための、ポリ(プロピレングリコールフマル酸)(PPF)に架橋したビニルピロリドンからの成形可能なインプラント器具の調製および使用を記載する。吸収可能なポリグリコール酸縫合は、骨折の内部固定のために首尾よく使用されている(B.Roed−Peterson、Int.J.Oral.Surg.、3、133〜136頁(1974))。   Bioresorbable polymers are known and can be obtained commercially or synthesized using known and published methods. Bioresorbable polymers have been described for various applications, which include controlled release dosage forms and bioresorbable sutures. U.S. Pat. Nos. 3,463,158; 4,080,969; 3,997,512; 4,181,983; 4,481,353; and 4 , 452, 973. Ibay et al., Polym. Mat. Sci. Eng. 53, 505-509 (1985) from vinylpyrrolidone crosslinked to poly (propylene glycol fumaric acid) (PPF) for use as a temporary substitute for soft tissue and / or bone after trauma. The preparation and use of a moldable implant device is described. Resorbable polyglycolic acid sutures have been successfully used for internal fixation of fractures (B. Roed-Peterson, Int. J. Oral. Surg. 3, 133-136 (1974)).

Mikosに対する米国特許第5,522,895号は、生分解可能なポリマーで形成された生分解可能な骨テンプレートを記載した。有用な生分解可能な材料は、例えば、ポリ(L−酪酸)、ポリ(D,L−酪酸)、ポリ(D,L−酪酸−co−グリコール酸)、ポリ(グリコール酸)、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリオルトエステル、およびポリ無水物であり、これらの材料は、多孔性となる能力を有する。Gerhartらは、骨セメントを形成するために、架橋剤と化学的に架橋が可能である生分解可能なポリエステルを使用した(Gerhartらに対する米国特許第4,843,112号)。生体再吸収可能なポリマーまたは生分解可能なポリマーの適用の他の例示的な例は、Wiseらに対する米国特許第6,071,982号;Dombに対する米国特許第4,888,413号;Yaszemskiらに対する米国特許第5,733,951号;およびSandersonに対する米国特許第4,722,948号に記載される。   US Pat. No. 5,522,895 to Mikos described a biodegradable bone template formed with a biodegradable polymer. Useful biodegradable materials include, for example, poly (L-butyric acid), poly (D, L-butyric acid), poly (D, L-butyric acid-co-glycolic acid), poly (glycolic acid), poly (ε -Caprolactone), polyorthoesters, and polyanhydrides, these materials have the ability to become porous. Gerhart et al. Used biodegradable polyesters (US Pat. No. 4,843,112 to Gerhart et al.) That can be chemically cross-linked with a cross-linking agent to form bone cement. Other illustrative examples of bioresorbable or biodegradable polymer applications are US Pat. No. 6,071,982 to Wise et al .; US Pat. No. 4,888,413 to Domb; Yaszemski et al. U.S. Pat. No. 5,733,951 to; and U.S. Pat. No. 4,722,948 to Sanderson.

(B.孔形成剤)
骨細胞キャリアの有孔性は、骨細胞増殖を促進する。例えば、Mikosに対する米国特許第5,522,895号は、生体再吸収可能な、疾患を受けたか、または損傷を受けた骨の修復および置換のための3次元テンプレートを記載し、このテンプレートは、骨に対する機械的支持を提供し、一方で、骨組織の増殖のための指針を提供する。このテンプレートは、連続したマトリクスの形態の生分解可能な材料およびこのマトリクスの分解速度を超える分解速度を有する孔形成成分から形成される。差示的な溶解または生分解は、このテンプレートに多孔を提供する。同様に、Sandersonに対する米国特許第4,722,948号は、生体適合性のポリエステル樹脂、この樹脂と架橋し得る液体結合剤および成形可能であり、かつ形成可能であり、かつインビボで硬化する充填剤から調製される骨置換材料および骨修復材料を報告した。この結果硬化したパテは、新たな組織の増殖のために、ポリエステルマトリクス中に隙間を提供するようにインビボで分解する。
(B. Pore forming agent)
The porosity of the bone cell carrier promotes bone cell proliferation. For example, US Pat. No. 5,522,895 to Mikos describes a three-dimensional template for the repair and replacement of diseased or damaged bone that is bioresorbable, Provides mechanical support for bone, while providing guidance for bone tissue growth. The template is formed from a biodegradable material in the form of a continuous matrix and a pore-forming component that has a degradation rate that exceeds the degradation rate of the matrix. Differential dissolution or biodegradation provides porosity to this template. Similarly, U.S. Pat. No. 4,722,948 to Sanderson describes a biocompatible polyester resin, a liquid binder that can crosslink with the resin, and a moldable and formable and in vivo curable filling. Bone replacement materials and bone repair materials prepared from the agent were reported. The resulting cured putty will degrade in vivo to provide gaps in the polyester matrix for new tissue growth.

生体再吸収可能なポリマー組成物中に含まれる孔は、任意の形態であり得る。1つの実施形態において、生体再吸収可能な組成物の孔は、生体再吸収可能なポリマーの生分解速度より速い生分解速度を有する繊維(fiber)および繊維(web)の形態で、生分解可能な材料を、生体再吸収可能な組成物に添加することにより生成され得る。別の実施例において、生体適合可能でありかつ水溶性の有機材料または無機材料(例えば、糖およびデンプン)あるいは有機塩または無機塩(例えばNaClおよびKCl)の粒子が、孔を形成するために使用され得る。これらの材料は、組成物に取り込まれ、組成物は凝固され、そしてこの粒子は、水抽出技術を使用して抽出される。あるいは、この粒子は、炭酸アンモニウムから形成され得、炭酸アンモニウムは、減圧または凍結乾燥の適用により除去される。なお別の実施形態において、発泡剤は、泡沫の形態で孔を生成するために使用され得る。特に好ましい実施形態において、泡沫は、材料が硬化される場合、COを生成する発泡性の充填剤を含むことにより形成される。最も好ましい実施形態において、クエン酸および炭酸塩または重炭酸塩(例えば、重炭酸ナトリウム)が、発泡剤を形成するために使用される。 The pores included in the bioresorbable polymer composition can be in any form. In one embodiment, the pores of the bioresorbable composition are biodegradable in the form of fibers and webs having a biodegradation rate that is faster than the biodegradation rate of the bioresorbable polymer. Such materials can be added to the bioresorbable composition. In another embodiment, particles of biocompatible and water-soluble organic or inorganic materials (eg sugar and starch) or organic or inorganic salts (eg NaCl and KCl) are used to form the pores. Can be done. These materials are incorporated into the composition, the composition is solidified, and the particles are extracted using a water extraction technique. Alternatively, the particles can be formed from ammonium carbonate, which is removed by application of reduced pressure or lyophilization. In yet another embodiment, the blowing agent can be used to create pores in the form of foam. In a particularly preferred embodiment, the foam is formed by including a foamable filler that produces CO 2 when the material is cured. In the most preferred embodiment, citric acid and carbonate or bicarbonate (eg, sodium bicarbonate) are used to form the blowing agent.

この孔のサイズは、ポリマー材料に対する発泡剤の比を変更すること、およびこの発泡剤の粒子サイズを変更することにより制御され得る。骨芽細胞の移動を促進するために、100〜300ミクロンの孔サイズを有するポリマーマトリクスまたは泡沫が望ましい。1つの実施形態(ここで、重炭酸ナトリウム(SB)およびクエン酸(CA)が、発泡剤として使用される場合、泡沫の多孔性の設計は、SBおよびCA含量の制御により、ならびに発泡充填剤中で使用されるSB/CA粒子のサイズの制御により達成可能である。CA/SBと水との反応は、泡沫形成および泡沫膨張を担う二酸化炭素、発泡剤を産生する。化学量論的には、0.2:1〜1:5(好ましくは1:3)の範囲にあるCA:SBのモル比が必要である。COのモル(材料1gあたりに生成され得る)は、セメントを泡立てる際のCA/SBの充填に依存する。例えば、0.15%のCA/SBの充填は、上記の化学量論に基づいて、37℃かつ1atmで25%の膨張を生じる。 The pore size can be controlled by changing the ratio of blowing agent to polymer material and changing the particle size of the blowing agent. A polymer matrix or foam having a pore size of 100-300 microns is desirable to facilitate osteoblast migration. In one embodiment (where sodium bicarbonate (SB) and citric acid (CA) are used as the blowing agent, the foam porosity design is controlled by controlling the SB and CA content, as well as the foam filler. It can be achieved by controlling the size of the SB / CA particles used in the reaction of CA / SB with water to produce carbon dioxide, a blowing agent responsible for foam formation and foam expansion. Requires a molar ratio of CA: SB in the range of 0.2: 1 to 1: 5 (preferably 1: 3) The moles of CO 2 (which can be produced per gram of material) Depending on the CA / SB filling during foaming, for example, a 0.15% CA / SB filling results in a 25% expansion at 37 ° C. and 1 atm, based on the above stoichiometry.

(C.ミクロ充填剤およびナノ充填剤)
ミクロ結晶および/またはナノ結晶あるいはナノ合成材料は、ポリマー材料に取り込まれる。任意の生体適合可能なミクロ材料またはナノ材料は、本明細書中で開示される組成物および/または足場中の充填剤として使用され得る。例示的なミクロ材料またはナノ材料は、生体適合可能な金属、炭酸カルシウム、炭素、生体適合可能な合成ポリマー材料、およびバイオセラミックである。1つの実施形態において、ミクロまたはナノ材料は、HAのようなバイオセラミック材料である。別の実施形態において、ミクロまたはナノ材料は、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、アルミニウム(Ai)、金(Au)、プラチナ(Pt)、鉄(Fe)、銀(Ag)、銅(Cu)のような生体適合可能な金属である。クラスターのレベルから材料を設計することにより、10nm未満の結晶の組み立てがブロックされ得、この方法によって、固有のサイズ依存性特性(例えば、量制限効果および超常磁性)が得られ得る。種々のナノ粒子材料を泡立てる方法は、周知である。構造的な適用のための種々のナノ結晶セラミックは、厳しく1990年代に綿密に研究された。Siegelは、B Minerals、Metals and Materials(Suryanarayanaら編(1996))における「Recent progress in nanophase materials」で、多くの方法が、ナノ構造化材料の合成のために存在し、この方法としては、化学的もしくは物理的な蒸着、ガス凝縮、化学沈殿、エアゾル反応、および生物学的鋳型が挙げられる一方で、調整されたナノ構造を作製する合成および加工方法、特に接着性の表面コーティングまたは十分に強固にされたバルク材を導き得る表面化学および界面化学の注意深い制御を可能にする技術のみが必要である、ナノ相金属注記およびセラミック注記を考察した。通常の軟質金属の場合、金属における転位の供給のために、限界の長さの寸法未満(約50nm未満)に金属の粒子サイズを減少させることは、この金属の強度を増加させる。金属、金属間化合物、およびセラミックのクラスターは、従来の粗粒子状の対応物に関して、著しく異なりかつ改善された機械的特性を有する超微粒子多結晶を形成するために強固にされている。ナノ相銅およびパラジウム(直径が5〜7nmの範囲にあるクラスターからアセンブルされた)は、慣用的に産生された金属より500%まで大きい硬度および耐力を有することについて留意される。セラミックおよび従来の脆性の金属間化合物は、15nm未満のサイズを有するクラスターから合成されることにより延性が付与され得ることもまた留意され、この延性は、この超微粒子が、「粒界すべり」において相互にすべり得る増加した容易さから生じる。Zettleらに対する米国特許第5,130,277号は、ナノチューブおよびナノ粒子を作る方法および装置を記載する。二酸化珪素のような障壁形成材料でドープされ、次いで乾燥され、焼成され、そして粉末を形成するために粉砕されるベーマイトゲルからナノサイズのαアルムナ(alumna)粉末を形成する方法は、Gargに対する米国特許第6,048,577号により報告された。
(C. Micro filler and nano filler)
Microcrystals and / or nanocrystals or nanosynthetic materials are incorporated into the polymer material. Any biocompatible micromaterial or nanomaterial can be used as a filler in the compositions and / or scaffolds disclosed herein. Exemplary micromaterials or nanomaterials are biocompatible metals, calcium carbonate, carbon, biocompatible synthetic polymeric materials, and bioceramics. In one embodiment, the micro or nanomaterial is a bioceramic material such as HA. In another embodiment, the micro or nanomaterial is nickel (Ni), titanium (Ti), aluminum (Ai), gold (Au), platinum (Pt), iron (Fe), silver (Ag), copper (Cu ) A biocompatible metal. By designing materials from the level of clusters, the assembly of crystals below 10 nm can be blocked, and this method can provide unique size dependent properties (eg, quantity limiting effects and superparamagnetism). Methods for foaming various nanoparticulate materials are well known. Various nanocrystalline ceramics for structural applications have been strictly studied in the 1990s. Siegel is “Recent progression in nanophase materials” in B Minerals, Metals and Materials (Suryanarayana et al. (1996)), and many methods exist for the synthesis of nanostructured materials. Synthesis and processing methods to create tailored nanostructures, especially adhesive surface coatings or sufficiently strong, while mechanical or physical vapor deposition, gas condensation, chemical precipitation, aerosol reactions, and biological templates Nanophase metal notes and ceramic notes were considered, requiring only techniques that allow careful control of the surface and interfacial chemistry that can lead to the bulked material. In the case of normal soft metals, reducing the particle size of the metal below the critical length dimension (less than about 50 nm) due to the provision of dislocations in the metal increases the strength of the metal. Metal, intermetallic, and ceramic clusters have been hardened to form ultrafine polycrystals with significantly different and improved mechanical properties over conventional coarse grain counterparts. It is noted that nanophase copper and palladium (assembled from clusters with diameters in the range of 5-7 nm) have a hardness and yield strength that is up to 500% greater than conventionally produced metals. It is also noted that ceramics and conventional brittle intermetallics can be rendered ductile by being synthesized from clusters having a size of less than 15 nm, which is the result of the ultrafine particles being "granular sliding" Resulting from increased ease of sliding on each other. US Pat. No. 5,130,277 to Zettle et al. Describes a method and apparatus for making nanotubes and nanoparticles. A method of forming nano-sized alpha alumna powder from boehmite gel that is doped with a barrier-forming material such as silicon dioxide, then dried, fired, and ground to form a powder is described in US Reported by patent 6,048,577.

ミクロまたはナノ材料は、一般的に、1000ミクロン未満、好ましくは100ミクロン未満、なおより好ましくは10ミクロン未満の範囲にあるか、またはナノ粒子の範囲にある粒子サイズを有する。ヒドロキシアパタイトを使用してミクロ粒子およびナノ粒子を論証される場合、ナノ粒子HAを含むインプラントでのさらなる骨形成が存在する。ナノHAは、従来のHAよりも均質であり、そして純度が高い。ナノHAはまた、より良い機械的特性を有する。   Micro or nanomaterials generally have a particle size in the range of less than 1000 microns, preferably less than 100 microns, even more preferably less than 10 microns, or in the range of nanoparticles. When hydroxyapatite is used to demonstrate microparticles and nanoparticles, there is further bone formation with implants containing nanoparticle HA. Nano-HA is more homogeneous and more pure than conventional HA. Nano HA also has better mechanical properties.

(D.生物学的に活性な材料)
生物学的に活性な材料としては、組成物に取り込まれ得る薬学的に活性な材料および細胞が挙げられる。増殖因子および/または他の薬物あるいは薬剤のような治療剤のような薬学的に活性な材料は、骨再生および/または組織接着を増強するために使用され得る(LowenguthおよびBlieden、1993、Periodontology 2000、1:54〜68を参照のこと)。骨再生の際に増殖因子または他の薬学的に活性な材料を使用する多数の例が存在する。例示的な例は、精製された増殖因子を使用した、Antonaidesらに対する米国特許第4,861,757号、同第5,019,559号、および同第5,124,316号;増殖因子の有糸分裂促進効果を増強するために、デキサメタゾンとの組み合わせで増殖因子を使用する、Rutherfordに対する米国特許第5,149,691号;歯底曲面の無機質脱落を使用する、Terranovaらに対する米国特許;および膜のような歯周部境界を使用する、米国特許第4,916,707号である。別の例において、歯周部境界は、それらがまた、化学治療剤(例えば、歯周部の治癒および再生を促進するための増殖因子、抗生材料、および抗炎症剤のような組織再生剤)の制御送達のために使用され得るように、設計されている。
(D. Biologically active material)
Biologically active materials include pharmaceutically active materials and cells that can be incorporated into the composition. Pharmaceutically active materials, such as therapeutic agents such as growth factors and / or other drugs or agents, can be used to enhance bone regeneration and / or tissue adhesion (Lowenguth and Brieden, 1993, Periodontology 2000). , 1: 54-68). There are numerous examples of using growth factors or other pharmaceutically active materials during bone regeneration. Illustrative examples are US Pat. Nos. 4,861,757, 5,019,559, and 5,124,316 to Antonaides et al. Using purified growth factors; US Pat. No. 5,149,691 to Rutherford using growth factor in combination with dexamethasone to enhance mitogenic effect; US patent to Terranova et al. Using mineral loss of root surface. And US Pat. No. 4,916,707, which uses a periodontal boundary such as a membrane. In another example, the periodontal borders are also chemotherapeutic agents (eg, tissue regenerative agents such as growth factors, antibiotic materials, and anti-inflammatory agents to promote periodontal healing and regeneration). Designed so that it can be used for controlled delivery.

治療剤は、インサイチュでこれらの薬剤の持続放出のために取り込まれ得る。例えば、薬剤は、ポリマーマトリクスまたは孔形成材料に取り込まれ得、そしてこのマトリクスが分解されるにつれて、ゆっくりと放出される。増殖因子(特に、血小板由来増殖因子(PDGF)およびインスリン様増殖因子(IGF−I))は、有糸分裂、走化性および増殖性(分化性)の細胞応答を刺激することが公知である。好ましい薬学的に活性な材料は、骨再生および/または組織接着を増大させる材料である。例示的な例としては、増殖因子、抗生材料、免疫刺激剤、および免疫抑制剤が挙げられる。1つの実施形態において、薬学的に活性な材料は、BMPのような骨修復材料である。別の実施形態において、薬学的に活性な材料は、FGFまたは結合組織の産生を促進する薬剤のような増殖因子である。   The therapeutic agents can be incorporated for sustained release of these agents in situ. For example, the drug can be incorporated into a polymer matrix or pore-forming material and released slowly as the matrix is degraded. Growth factors, particularly platelet-derived growth factor (PDGF) and insulin-like growth factor (IGF-I), are known to stimulate mitotic, chemotactic and proliferative (differentiated) cellular responses. . Preferred pharmaceutically active materials are materials that increase bone regeneration and / or tissue adhesion. Illustrative examples include growth factors, antibiotic materials, immunostimulants, and immunosuppressants. In one embodiment, the pharmaceutically active material is a bone repair material such as BMP. In another embodiment, the pharmaceutically active material is a growth factor such as an agent that promotes the production of FGF or connective tissue.

細胞はまた、マトリクス上またはマトリクス中に取り込まれ得る。骨細胞は、合成ポリマーマトリクスおよび天然マトリクス中で増殖し得る(Uchidaら、Acta.Orthoapedica Scand.59、29〜33(1988))。将来的なレシピエントから得られる骨細胞は、骨修復における使用を操作することにより、インビトロで伸長され得る。例えば、Breibartらは、Plast.Reconst.Surg.101(3)、567〜574(1998)において、組織操作による頭蓋冠欠損の骨修復のために、骨膜細胞を使用する可能性を論証した。Ishaugらは、J.Biomed.Mater.Res.28、1445〜1453(1994);Biotechnol.Bioengin.50、443〜451(1996)において、骨芽細胞は、インビトロで増殖し得、そして重合足場を通して移動し得ることを論証した。Ishaug−Rileyらは、次いで、Biomaterials 19、1405〜1412(1998)において、合成材料上での骨芽細胞の機能は、分解不可能な整形外科用の材料の機能に等しいことが論証した。播種された再吸収可能な足場は、体内の部位に移植された場合、新骨に配置される。   Cells can also be taken up on or in the matrix. Osteocytes can grow in synthetic polymer and natural matrices (Uchida et al., Acta. Orthopedica Scan. 59, 29-33 (1988)). Bone cells obtained from future recipients can be expanded in vitro by manipulating their use in bone repair. For example, Breibert et al. Reconst. Surg. 101 (3), 567-574 (1998), demonstrated the possibility of using periosteal cells for bone repair of calvarial defects by tissue manipulation. Ishaug et al. Biomed. Mater. Res. 28, 1445-1453 (1994); Biotechnol. Bioengin. 50, 443-451 (1996) demonstrated that osteoblasts can proliferate in vitro and migrate through a polymerized scaffold. Ishaug-Riley et al. Then demonstrated in Biomaterials 19, 1405-1412 (1998) that the function of osteoblasts on synthetic materials is equivalent to that of non-degradable orthopedic materials. The seeded resorbable scaffold is placed on new bone when implanted in a site within the body.

1つの実施形態において、組成物または足場は、細胞接着または増殖のための十分な親水性が存在する、PPFベースの組成物または足場である。前出の充填剤とともに使用される場合、PPFベースの組成物または足場は、細胞の移動のための明白な有孔性を提供し、新血管新生のための豊富な表面領域を生成し、そして再構築工程を支持するための十分な寸法安定性を提供する。   In one embodiment, the composition or scaffold is a PPF-based composition or scaffold where there is sufficient hydrophilicity for cell adhesion or proliferation. When used with the above fillers, the PPF-based composition or scaffold provides a clear porosity for cell migration, creates a rich surface area for neovascularization, and Provide sufficient dimensional stability to support the rebuilding process.

(II.ミクロ充填剤またはナノ充填剤を有する生体再吸収可能な組成物の調製)
本明細書中で開示される生体再吸収可能な組成物の調製は、代表的に、加工中に硬化される(すなわち、架橋反応の完了)成形可能な合成のセメント塊を形成するために、ポリマーおよび架橋剤と実質的に均一な混合物との組み合わせる工程を包含する。ポリマーの数平均分子量[M(n)]および分子量分布[MWD]の数は、ポリマーおよび架橋剤が、実質的に均一な混合物を形成するために組み合わせられ得るような分子量および分子量分布の数であるべきである。好ましくは、この架橋剤は液体であり、そしてポリマーは、架橋剤中で実質的に可溶であり、またはこれと混和可能である。あるいは、この架橋剤は、液体の低分子量ポリマー中で溶解できる固形であり得るか、またはこれと混和可能液体であり得る。理想的な状況下で、この架橋反応は、均一な(一様に架橋した)ポリマー/粒子の合成セメントを生じる。
II. Preparation of bioresorbable compositions with micro- or nano-fillers
Preparation of the bioresorbable compositions disclosed herein typically involves forming a formable synthetic cement mass that is cured during processing (ie, completion of the cross-linking reaction). Combining the polymer and the crosslinker with a substantially uniform mixture. The number average molecular weight [M (n)] and molecular weight distribution [MWD] number of the polymer is the number of molecular weights and molecular weight distributions such that the polymer and crosslinker can be combined to form a substantially uniform mixture. Should be. Preferably, the crosslinker is a liquid and the polymer is substantially soluble or miscible in the crosslinker. Alternatively, the crosslinker can be a solid that can be dissolved in a liquid low molecular weight polymer, or can be a liquid miscible therewith. Under ideal circumstances, this cross-linking reaction results in a uniform (uniformly cross-linked) polymer / particle synthetic cement.

好ましい実施形態において、ポリ(ポリエチレングリコールフマル酸)(PPF)は、混合された粒子カルシウム塩について硬く架橋したPPFポリマーマトリクスを形成するために必要なレベルにまで、ポリエステルの架橋を開始する反応に十分な量のメチルメタクリルと組み合わせられる。PPFのために好ましいMWDは、約500〜約1200M(n)および約1500〜約4200M(w)の範囲にある。好ましい実施形態において、生体再吸収可能な組成物の液体ポリマー相は、約80〜約95重量%PPFであり、そして約5〜約20重量%MMAモノマーである。機械的強度のための最適な重量パーセンテージは、約85パーセントPPFであり、そして約15%MMAである。MMAモノマーは、代表的には、100万個のヒドロキノンあたり数個の部分との時期尚早のポリマー化(すなわち、PPFと混合する前)を予防するために安定化される。   In a preferred embodiment, the poly (polyethylene glycol fumaric acid) (PPF) is sufficient for the reaction to initiate the crosslinking of the polyester to the level necessary to form a hard crosslinked PPF polymer matrix for the mixed particulate calcium salt. Combined with a large amount of methylmethacryl. Preferred MWDs for PPF are in the range of about 500 to about 1200 M (n) and about 1500 to about 4200 M (w). In a preferred embodiment, the liquid polymer phase of the bioresorbable composition is about 80 to about 95% by weight PPF and about 5 to about 20% by weight MMA monomer. The optimal weight percentage for mechanical strength is about 85 percent PPF and about 15% MMA. The MMA monomer is typically stabilized to prevent premature polymerization (ie prior to mixing with PPF) with several parts per million hydroquinone.

ポリマー組成物および架橋剤との割合が制御されることが重要である。例えば、非常に多くのMMAモノマーが添加される場合、MMA分子がPPF鎖により妨げられることなく、自分自身を重合する。この結果は、慣用的なPMMA骨セメントのように挙動し、そして生体分解しない材料である。VPモノマーがほとんど添加されない場合、PPFポリマー鎖は、効率的に架橋せず、そしてこのセメントは、十分の硬さのマトリクスを形成するように硬化しない。しかし、どれほど多くの架橋剤が、特定の架橋剤について使用されるかが、当業者に公知であり、このことは、過度の実験を行なうことなく容易に決定され得る。   It is important that the ratio of polymer composition and crosslinker is controlled. For example, if too much MMA monomer is added, the MMA molecule will polymerize itself without being blocked by the PPF chain. The result is a material that behaves like conventional PMMA bone cement and does not biodegrade. If little VP monomer is added, the PPF polymer chains will not crosslink efficiently and the cement will not cure to form a sufficiently hard matrix. However, it is known to those skilled in the art how many crosslinkers are used for a particular crosslinker, and this can easily be determined without undue experimentation.

VP−PPF架橋反応は、フリーラジカル伝播ポリマー反応により進む。従って、この架橋反応は、実施中にフリーラジカル開始剤の添加により加速される。この工程のための1つの適切なフリーラジカル開始剤は、過酸化ベンゾイルである。他の過酸化物(例えば、t−ブチルヒドロペルオキシドおよびメチルエチルケトンペルオキシド)および他のフリーラジカル開始剤(例えば、t−ブチルペルベンゾアート)もまた、この工程のための適切なフリーラジカル開始剤である。   The VP-PPF crosslinking reaction proceeds by a free radical propagating polymer reaction. This crosslinking reaction is thus accelerated by the addition of a free radical initiator during the run. One suitable free radical initiator for this step is benzoyl peroxide. Other peroxides (eg, t-butyl hydroperoxide and methyl ethyl ketone peroxide) and other free radical initiators (eg, t-butyl perbenzoate) are also suitable free radical initiators for this process. .

触媒量(1重量%未満)のジメチルトルイジン(DMT)は、代表的には、室温でのフリーラジカルの形成を加速するために添加される。従って、架橋の速度(すなわち、生体再吸収可能な組成物の硬化(curing)または硬化(hardening)時間)は、PPF/MMA混合物に添加されるDMTの量を制御することにより調整され得る。この硬化速度は調整され、その結果、この生体再吸収可能な組成物は、実質的に1分未満〜24時間以上の範囲にわたる時間で硬化される。好ましい硬化時間は、もちろん、外科的目的のために最も実施的な時間に依存する。この硬化時間は、生体再吸収可能な組成物を成形するかまたはこれを適切な表面に適用するように、この生体再吸収可能な組成物を用いて働く外科医の時間を考慮するのに十分な長さであるべきである。同時に、この硬化速度は、例えば、外科的手順後の短時間内でのインプラントの安定化を果たすために十分速くあるべきである。骨インプラント固定のためのポリマー時間または凝固時間は、代表的には、約5分〜約20分の範囲にあり、そして好ましくは約10分である。   A catalytic amount (less than 1% by weight) of dimethyltoluidine (DMT) is typically added to accelerate the formation of free radicals at room temperature. Accordingly, the rate of crosslinking (ie, curing or hardening time of the bioresorbable composition) can be adjusted by controlling the amount of DMT added to the PPF / MMA mixture. The cure rate is adjusted so that the bioresorbable composition is cured in a time ranging substantially from less than 1 minute to 24 hours or more. The preferred cure time will of course depend on the time that is most practicable for surgical purposes. This cure time is sufficient to allow the surgeon's time to work with the bioresorbable composition to shape or apply the bioresorbable composition to a suitable surface. Should be length. At the same time, this cure rate should be fast enough to achieve, for example, stabilization of the implant within a short time after the surgical procedure. Polymer time or coagulation time for bone implant fixation is typically in the range of about 5 minutes to about 20 minutes, and preferably about 10 minutes.

多数の手順が使用され得、多孔性を生成する。1つの実施形態において(ここで、水溶性の有機塩または無機塩粒子が使用され、この孔を作製する)、この粒子は浸出されるか、またはそうでなければ、マトリクスから除去され、高い多孔性を有するポリマーマトリクスが残る。別の実施形態において(ここで、ポリマー繊維(fiber)または繊維(web)は、形成されたポリマーマトリクス内で分散される)、この分散された繊維および周囲にあるマトリクスは、異なる分解速度を保有し、この繊維は、マトリクスより速い速度で分解され、それによってこの繊維は、テンプレートから除去されそして高い多孔性のポリマーテンプレートを作製する。好ましい実施形態において(ここで、発泡剤は、例えば、SB/CAである)、この孔は、水への曝露により、発泡体の形態で生成され得る。   A number of procedures can be used to create porosity. In one embodiment (where water-soluble organic or inorganic salt particles are used to create the pores), the particles are leached or otherwise removed from the matrix and highly porous. A polymer matrix having properties remains. In another embodiment (wherein the polymer fibers or webs are dispersed within the formed polymer matrix), the dispersed fibers and the surrounding matrix possess different degradation rates. However, the fibers are broken down at a faster rate than the matrix, whereby the fibers are removed from the template and create a highly porous polymer template. In a preferred embodiment (where the blowing agent is, for example, SB / CA), the pores can be created in the form of a foam upon exposure to water.

(III.骨再構築のための組成物および足場の使用)
この組成物は、任意の型の骨または組織の再生のための足場または固定物として使用され得る。1つの実施形態において、組成物は、歯周部組織の再生(例えば、柔組織の再生、セメント質の再生、または骨の再生)における足場として使用され得る。別の実施形態において、組成物は、骨再生(脊椎セグメントの再生または頭蓋骨欠損の修復)のために固定物として使用され得る。なお別の実施形態において、組成物は、骨修復の(すなわち、骨を配置しないが治癒を促進するための)材料として使用され得る。1つの好ましい実施形態において、組成物は、同種移植材料、自己移植材料、または異種移植材料と混合された(mised)場合に、新骨形成を増大するための骨移植片増量剤として使用され得る。
III. Use of compositions and scaffolds for bone remodeling
The composition can be used as a scaffold or fixture for the regeneration of any type of bone or tissue. In one embodiment, the composition can be used as a scaffold in periodontal tissue regeneration (eg, soft tissue regeneration, cementum regeneration, or bone regeneration). In another embodiment, the composition can be used as a fixture for bone regeneration (regeneration of spinal segments or repair of skull defects). In yet another embodiment, the composition can be used as a material for bone repair (ie, to not deploy bone but to promote healing). In one preferred embodiment, the composition can be used as a bone graft extender to increase new bone formation when mixed with allograft, autograft, or xenograft material. .

骨修復または再生は、任意の型の骨修復(特に、口の再構築、脊椎セグメント修復、骨移植片の伸展)であり得る。1つの特定の実施形態において、骨修復は、歯周部再生、歯槽再生、または上顎骨の再生のいずれかである。1つの特定の実施形態は、骨修復が歯の再配置である。   Bone repair or regeneration can be any type of bone repair, particularly mouth reconstruction, spinal segment repair, bone graft extension. In one particular embodiment, the bone repair is either periodontal regeneration, alveolar regeneration, or maxillary bone regeneration. In one particular embodiment, the bone repair is a tooth repositioning.

代替として、生体再吸収可能な組成物を使用する方法としては、1)所望される用途のために、所望の形態で適切なテンプレートをエクスビボで組み立てる工程、次いで2)このテンプレートを、適用される適切な部位に移植する工程が包含され得、ここで、このテンプレートは、形成される新規材料の形態に適用する。   Alternatively, methods of using the bioresorbable composition include 1) ex vivo assembly of a suitable template in the desired form for the desired application, then 2) this template is applied Implanting to the appropriate site can be included, where the template applies to the form of the new material being formed.

本明細書中で記載される組成物は、単独または他の材料(例えば、骨移植片)との組み合わせで、以下のような適用において有用である。   The compositions described herein are useful in the following applications, alone or in combination with other materials (eg, bone grafts).

(A.下顎骨欠損および顎顔面欠損の臨床対応)
(骨移植)
骨移植手順は、ほとんどインプラント再構築のための欠くことのできない部分であった。多くの例において、上顎および下顎において可能性のあるインプラント部位は、歯科インプラントを適応させるために十分な骨容量または骨量を提供しない。これは、通常1つ以上の歯が失われることに起因して生じた骨再吸収の結果である。骨移植手順は、通常、骨寸法を再度確立することを試み、この骨寸法は、再吸収に起因して消失された。通常の移植片材料は、5つの範疇に類別され得る:a)自己移植片または内在性の骨移植片、b)同種移植片または同種の骨移植片、c)異種移植片または異種の骨移植片、d)アロプラストまたは異形成骨移植片、およびe)増殖因子。
(A. Clinical support for mandible and maxillofacial defects)
(Bone transplantation)
The bone grafting procedure was almost an indispensable part for implant reconstruction. In many instances, potential implant sites in the maxilla and mandible do not provide sufficient bone volume or bone mass to accommodate a dental implant. This is a result of bone resorption usually caused by the loss of one or more teeth. Bone grafting procedures typically attempted to reestablish bone dimensions, which disappeared due to resorption. Conventional graft materials can be categorized into five categories: a) autografts or endogenous bone grafts, b) allografts or allogenic bone grafts, c) xenografts or xenografts Strip, d) alloplast or dysplastic bone graft, and e) growth factor.

自己移植片または内在性の骨移植片は、金基準とみなされる。骨移植において最も首尾よい速度は、自己移植片を用いて達成されている。経口移植学に限定されたほとんどの移植目的から、顎の部分(すなわち、頤または顎の後方部)は、受容可能なドナー部位として使用され得る。しかし、時には、口内に使用可能な十分な骨容量が存在しない場合、腸骨稜骨が回収される。この同種移植片の供給源は、通常、死体の骨であり、この骨は、大量で利用可能である。死体の骨は、この死体の骨を免疫反応に対して中立にし、そして宿主疾患の相互汚染を避けるために、多くの異なる処置シークエンスを受けなければならない。これらの処置としては、照射、凍結乾燥、酸洗浄および他の化学的処置が挙げられ得る。異種移植片または異種の骨移植片は、しばしばウシ起源である。組織バンクは、通常この移植材料を選択する。なぜなら、特定の微細構造を有する大量の骨を抽出することが可能であり、この微細構造は、ヒト起源の骨と比較して骨増殖のために重要な因子である。アロプラストまたは異形成(alloplastic)骨移植片としては、動物起源にもヒト起源にも由来しない通常任意の合成由来の移植材料が挙げられる。経口移植学において、これは、通常ヒドロキシアパタイトまたはそれらの任意の処方物が挙げられる。   Autografts or endogenous bone grafts are considered gold standards. The most successful speed in bone grafting has been achieved using autografts. For most transplant purposes limited to oral transplantation, the part of the jaw (ie, the heel or the posterior part of the jaw) can be used as an acceptable donor site. However, sometimes the iliac crest is recovered if there is not enough bone volume available in the mouth. The source of this allograft is usually cadaveric bone, which is available in large quantities. The cadaver bone must undergo many different treatment sequences to neutralize the cadaver bone to the immune response and avoid cross-contamination of host disease. These treatments can include irradiation, lyophilization, acid washing and other chemical treatments. Xenografts or xenograft bone grafts are often of bovine origin. The tissue bank usually selects this transplant material. Because it is possible to extract a large amount of bone with a specific microstructure, this microstructure is an important factor for bone growth compared to bone of human origin. Alloplast or alloplastic bone grafts include any synthetically derived graft material, usually not derived from animal or human origin. In oral transplantation, this usually includes hydroxyapatite or any formulation thereof.

(洞増大)
最も頻繁に適用される移植手順の1つは、洞増大である。この手順は、上顎に限定される。副鼻腔の気胞化は、加齢とともに生じる。一旦歯がその特定の領域で消失すると、これは、その領域に骨内インプラントを配置することを困難にする。この特定の問題のために、移植方法は、この洞の基部を完全に高くし、その下に骨を移植し、従って、1つ以上の歯科用インプラントのための十分な間隙を作製するために、開発された。
(Sinus increase)
One of the most frequently applied transplantation procedures is sinus augmentation. This procedure is limited to the upper jaw. Sinus vacuolation occurs with age. Once the tooth disappears in that particular area, this makes it difficult to place an intraosseous implant in that area. Because of this particular problem, the implantation method is to make the sinus base completely tall and implant bone under it, thus creating sufficient clearance for one or more dental implants. ,It has been developed.

かなりの容量の骨(1側面あたり5cc〜10cc)が、代表的な洞増大を実行するために必要とされる。この骨量は、通常口内のドナー部位から回収され得るより多い。従って、同種移植片、アロプラストまたは異種移植片あるいは組み合わせ(時に、少量の自己移植片とともに混合される)が、時に必要である。しかし、自己移植片は、通常洞内で成熟するために、およそ4〜6ヶ月かかる;一方で、同種移植片、アロプラストまたは異種移植片は、成熟するために9ヶ月以上かかり得る。   A significant volume of bone (5 cc to 10 cc per side) is required to perform a typical sinus augmentation. This bone mass is usually higher than can be recovered from a donor site in the mouth. Thus, allografts, alloplasts or xenografts or combinations (sometimes mixed with small amounts of autografts) are sometimes necessary. However, autografts usually take approximately 4-6 months to mature within the sinus; while allografts, alloplasts or xenografts can take more than 9 months to mature.

洞増大およびインプラントの配置は、上顎稜と洞の基底との間の十分な骨が、このインプラントを十分に安定化させるために利用され得る場合、時に、単一の手順として実行され得る。不十分な骨が利用され得る場合、この洞増大が第一に実行されなければならず、次いで、この移植片は、数ヶ月間成熟しなければならず、この成熟は、使用される移植片材料に依存する。一旦この移植片が成熟したならば、インプラントが配置され得る。この場合、前述されるように、本明細書中で提供される組成物は、内在性の骨移植片を増大させる際に使用され得る。   Sinus augmentation and implant placement can sometimes be performed as a single procedure if sufficient bone between the maxillary ridge and the base of the sinus can be utilized to sufficiently stabilize the implant. If insufficient bone can be utilized, this sinus augmentation must be performed first, and then the graft must mature for several months, and this maturation depends on the graft used Depends on the material. Once the implant is mature, the implant can be placed. In this case, as described above, the compositions provided herein can be used in augmenting endogenous bone grafts.

(アンレー移植)
アンレー移植手順は、骨を再確立するために設計され、この骨は、再吸収(ここでもなお、その領域における、予めの歯の消失によって引き起こされた)に起因して特定の領域で消失されている。通常、いくつかの内在性の骨片(通常、頤または下顎の一番後ろ由来である)は、骨欠損を有する部位に接着される。次いで、この領域は閉鎖され、そして特定の治癒期間および成熟期間後、この骨片は、終には宿主の床に組み込まれ、そして固く融合され、その結果後期で、インプラントが同じ領域に配置され得る。再吸収のより大きい領域が、より多くの内在性の骨片で増大される必要がある場合、腸骨稜または脛骨に由来する患者の骨が使用される。
(Onlay transplant)
The onlay implantation procedure is designed to re-establish bone, which has been lost in a particular area due to resorption (again caused by the loss of pre-tooth in that area). ing. Usually, some endogenous bone fragments (usually from the back of the heel or mandible) are glued to the site with the bone defect. The area is then closed, and after a certain healing and maturation period, the bone fragments are eventually incorporated into the host floor and fused tightly, so that at a later stage, the implant is placed in the same area. obtain. If the greater area of resorption needs to be augmented with more endogenous bone fragments, the patient's bone from the iliac crest or tibia is used.

(隆起拡大)
顎隆起が非常に薄いため従来の原形のインプラントを配置できない場合、稜拡大は、消失した骨の寸法を復帰させるために使用される。この手順において、顎の骨量は、機械的な方法により事実上拡大される。一連の増量剤(連続して増加する直径の断面が丸いか、またはD型金属ロッドであり得る)は、このインプラント部位に押し込められる。これは、外科用槌を用いてこれらの増量剤を隆起に打ち込むことにより達成される。適切に行なわれる場合、増量剤の使用は、骨の内部の海綿状部分を加圧し、そして外部皮質の外に突き出す。この点で、適切なインプラントが、作製されたソケット内に直ぐに配置され得るか、または初めに作製されたソケット内に骨移植片が配置され得、そしてインプラントが配置される前にこの骨移植片を数ヶ月間で成熟させるかのいずれかであり得る。
(Uplift expansion)
If the original prosthetic implant cannot be placed because the jaw ridge is so thin, ridge enlargement is used to restore the lost bone dimensions. In this procedure, jaw bone mass is effectively expanded by mechanical methods. A series of bulking agents (which can be round with a continuously increasing diameter cross-section or a D-shaped metal rod) are forced into the implant site. This is accomplished by using a surgical scissors to drive these extenders into the ridge. If done properly, the use of a bulking agent pressurizes the spongy part inside the bone and protrudes out of the external cortex. In this regard, a suitable implant can be immediately placed in the created socket, or a bone graft can be placed in the initially created socket, and the bone graft before the implant is placed. Can mature in a few months.

(増大)
より新規な骨移植材料は、増大手順のために試験されている。しかし、この表示における骨伝導性の骨置換物の使用は、議論の余地がある。その使用は、延長した治癒時間、不均一な骨形成、異物反応、粒子の移動および低い骨−インプラント接触を導き得ると仮定されている。この問題を排除するために、骨誘導タンパク質(組換えヒト骨形成タンパク質−1(rhOP−1=骨形態発生タンパク質−7))と天然のウシ骨塩(BioOss)との組み合わせが、インプラントの同時配置を用いる洞床増大において研究されている。Terheydenら(1999)は、この試験側面上に420マイクログラムのrhOP−1を含む3mLのBioOssおよびコントロール部位上に3mLの単独のBioOssを有する、5頭のミニブタ中の上顎骨洞床を増大させた。増大時に、チタンインプラント(ITI)は、外側尾部方向から挿入された。6ヶ月の治癒後、骨−インプラント接触のパーセンテージは、この増大された群において、42%より高かった。組換え増殖因子が天然の骨無機質により送達され得ると結論づけられた。
(Increase)
Newer bone graft materials are being tested for augmentation procedures. However, the use of osteoconductive bone substitutes in this representation is controversial. It has been postulated that its use can lead to prolonged healing times, uneven bone formation, foreign body reaction, particle movement and low bone-implant contact. To eliminate this problem, the combination of osteoinductive protein (recombinant human bone morphogenetic protein-1 (rhOP-1 = bone morphogenetic protein-7)) and natural bovine bone mineral (BioOss) was added to the implant simultaneously. It has been studied in cavernous augmentation using placement. Terheyden et al. (1999) augmented the maxillary sinus floor in 5 minipigs with 3 mL BioOss containing 420 micrograms rhOP-1 on this test side and 3 mL single BioOss on the control site. It was. Upon augmentation, a titanium implant (ITI) was inserted from the lateral tail direction. After 6 months of healing, the percentage of bone-implant contact was higher than 42% in this increased group. It was concluded that the recombinant growth factor can be delivered by natural bone mineral.

伸延骨形成は、幅広い歯槽部裂および裂を有する患者の痩孔の閉鎖ならびに外傷を受けた患者における上顎歯槽欠損の再構築の両方のために、提唱されている。目的は、新規歯槽骨のセグメントの作製、ならびに幅広い歯槽部裂/痩孔の完全な近位および上顎歯槽欠損の再構築のために歯肉に接着することである。この手順は、外傷性の上顎歯槽欠損を有する1人の患者および片側または両側が裂けた唇縁および口蓋を有する10人の患者(変化した歯槽裂/痩孔を有する)に対して、近年実行されている(Liouら、Plast.Reconstr.Surg.、105(4)、1262〜72、2000)。歯間および上顎の骨切り術は、裂または欠損により、歯列弓の片側に対して実行された。3日間の潜伏期後、次いで、骨切りされた歯列弓の遠位セグメントは分散され、そして歯骨口内分散デバイスを使用して、裂または欠損方向に移動された。この裂または欠損の両端上の歯槽および歯肉は、分散骨形成後に近づけられた。この方法は、広範囲の歯槽骨移植の必要性を排除し得る。   Distraction osteogenesis has been proposed for both closure of fistulas in patients with extensive alveolar clefts and fissures and reconstruction of maxillary alveolar defects in traumatic patients. The goal is to adhere to the gingiva for the creation of new alveolar bone segments and the reconstruction of complete proximal and maxillary alveolar defects of wide alveolar cleft / fistula. This procedure has recently been performed for one patient with traumatic maxillary alveolar defect and 10 patients with ruptured lip and palate on one or both sides (with altered alveolar cleft / fistula) (Liou et al., Plast. Reconstr. Surg., 105 (4), 1262-72, 2000). Interdental and maxillary osteotomy was performed on one side of the dental arch due to tears or defects. After a 3 day incubation period, the distal segment of the osteotomized dental arch was then dispersed and moved in the cleft or defect direction using an intraoral distribution device. The alveoli and gingiva on both ends of the crack or defect were approached after dispersed bone formation. This method can eliminate the need for extensive alveolar bone grafting.

(歯科インプラント)
使用される歯科インプラントの型は、しばしば顎顔面骨の状態に依存する。この骨の厚みおよび容量は、取り付けられたインプラントの型を決定する。さらに、移植技術および再構築技術は、しばしば第一工程に、歯科用インプラントの配置を必要とする。一般的に、歯科用インプラントは、3つの主要群に類別され得る:(1)骨内インプラント、(2)骨膜下インプラント、および(3)経骨髄性インプラント。
(Dental implant)
The type of dental implant used often depends on the condition of the maxillofacial bone. This bone thickness and volume determine the type of implant installed. Furthermore, transplantation and reconstruction techniques often require placement of dental implants in the first step. In general, dental implants can be categorized into three main groups: (1) intraosseous implants, (2) subperiosteal implants, and (3) transmyelinated implants.

骨内インプラントは、外科的に下顎骨へ挿入される。骨膜下インプラントは、代表的に下顎骨の上部であるが、ゴム状組織の下に位置する。重要な違いは、これらのインプラントが通常顎骨内に貫通しないことである。経骨髄性インプラントは、これが下顎骨へ外科的に挿入されるという点で、骨内インプラントと定義上類似である;しかし、それらは、その配向において異なっている。骨内インプラントは、今日最も頻繁に使用されるインプラントである。それぞれのインプラントの例は、以下に記載される。   The intraosseous implant is surgically inserted into the mandible. The subperiosteal implant is typically the upper part of the mandible but below the rubbery tissue. The important difference is that these implants do not normally penetrate into the jawbone. Transmyelocytic implants are by definition similar to intraosseous implants in that they are surgically inserted into the mandible; however, they differ in their orientation. Intraosseous implants are the most frequently used implants today. Examples of each implant are described below.

(枝枠(ramusframe)インプラント)
枝枠インプラントは、骨内インプラントである。これらのインプラントは、歯が消失した下顎のためだけに設計され、そして3つの異なる領域において、顎骨へ外科的に挿入される:顎の左後方領域および右後方領域、ならびに口の前方における頤領域。これらのインプラントの型は、激しく再吸収された、歯が消失した下顎骨において通常使用され、この下顎骨は、デバイスを固定する場合、原形のインプラントを適合させるために十分な骨の高さを提供しない。骨膜下インプラントがもはや十分でない点まで顎が再吸収される場合、これらのインプラントが、通常示される。この型のインプラントによるさらなる利点は、下顎の三点での安定化である。一旦外科的に挿入されたならば、顎の片側から他方側へ走る棒は、口内で可視的である。次いで、義歯は、この棒に接着され得る。
(Ramusframe implant)
A branch frame implant is an intraosseous implant. These implants are designed only for the mandible with missing teeth and are surgically inserted into the jawbone in three different areas: the left posterior and right posterior areas of the jaw, and the heel area in front of the mouth . These types of implants are commonly used in severely resorbed mandibular bones that have lost their teeth, and this mandible has sufficient bone height to fit the original implant when fixing the device. Do not provide. These implants are usually indicated when the jaw is resorbed to the point where the subperiosteal implant is no longer sufficient. A further advantage of this type of implant is the stabilization of the lower jaw at three points. Once surgically inserted, a rod running from one side of the jaw to the other is visible in the mouth. The denture can then be glued to this bar.

翼状インプラントは、頻繁には使用されないが、これらは、額の残存骨隆起(再吸収に起因して)が非常に薄いので、従来の原形インプラントを配置できないか、または特定の重大な解剖学的構造が、従来のインプラントが配置されるのを防ぐかのいずれかである領域における適用を見出さない。頻繁には、顎骨の特定の領域が非常に薄く、そして歯の消失に起因する再吸収を被る場合、骨移植手順を受けることが奨められ、この骨移植手順は骨消失を再確立し、その結果従来の原形インプラントが配置され得る。このような適用について、本明細書中で記載される材料は、特に十分に適合される。   Although winged implants are not used frequently, they have a very thin forehead residual bone protuberance (due to resorption) that prevents traditional original implants from being placed or certain critical anatomical features It does not find application in areas where the structure either prevents the placement of conventional implants. Frequently, if a particular area of the jawbone is very thin and undergoes resorption due to loss of teeth, it is recommended to undergo a bone grafting procedure, which reestablishes bone loss and As a result, a conventional original implant can be placed. For such applications, the materials described herein are particularly well adapted.

(骨膜下インプラント)
現今使用される全てのデバイスのうち、骨膜下インプラントは、最長期間の臨床的適用を有するインプラントの型である。これらのインプラントは、上顎または下顎のいずれかの残存骨隆起上に乗るように成形される。骨膜下インプラントは、完全に無歯の、ならびに部分的に無歯の上顎および下顎において使用されている。しかし、最良の結果は、無歯の下顎の処置において達成されている。適応症としては、激しく再吸収された、歯が消失した下顎骨が通常挙げられ、この下顎骨は、デバイスを固定する場合、原形のインプラントを適合させるために十分な骨の高さを提供しない。
(Subperiosteal implant)
Of all devices currently in use, the subperiosteal implant is the type of implant that has the longest clinical application. These implants are shaped to ride on the remaining bone protuberance of either the maxilla or the mandible. Subperiosteal implants are used in the fully and partially edentulous maxilla and mandible. However, the best results have been achieved in edentulous mandibular treatment. Indications usually include severely resorbed mandibular bone with missing teeth, which does not provide sufficient bone height to fit the original implant when fixing the device .

(原形インプラント)
骨統合に起因して、これらのチタンインプラントは、最も一般的なインプラントとなっている。それらは、経口移植学における標準的な医療とみなされる。十分な骨がこれらのインプラントを適合させるために利用され得る場合、これらのインプラントは、歯が欠けている場所にはどこでも配置され得る。しかし、骨容量が、原形のインプラントを配置するために不十分であったとしても、合理的範囲での骨移植手順が、これらのインプラントから利益を得るために開始されるべきである。いくつかのより新しいインプラントは、ヒドロキシアパタイトの外部コーティングを有する。他のインプラントは、血漿噴霧工程、アデルチム(aderchim)工程またはビーディング工程により変更された表面を有する。他のバリエーションは、原形インプラントの形態に焦点を合わせる。いくつかは、スクリュー形態であり、他は円柱形態もしくは円錐形態でさえあるか、または任意のそれらの組み合わせである。
(Original implant)
Due to bone integration, these titanium implants have become the most common implants. They are considered standard care in oral transplantation. If sufficient bone can be utilized to fit these implants, these implants can be placed anywhere where the teeth are missing. However, even if the bone volume is insufficient to place the original implants, a reasonable range of bone grafting procedures should be initiated to benefit from these implants. Some newer implants have an outer coating of hydroxyapatite. Other implants have a surface modified by a plasma spraying process, an aderchim process or a beading process. Other variations focus on the shape of the original implant. Some are in the form of screws, others are in the form of cylinders or even cones, or any combination thereof.

本明細書中で記載されるミクロ粒子またはナノ粒子組成物が使用され得、(1)足場内の骨細胞の高密度の内殖、(2)移植後の内殖組織と周囲組織との統合、(3)血管形成、および(4)美容外科的回復を可能にすることによって、再構築工程を支持するために使用され得る。この組成物の使用方法は、特定の所望される適用に関する特定の手順によって変化する。   The microparticle or nanoparticle compositions described herein may be used: (1) high density ingrowth of bone cells within the scaffold, (2) integration of ingrowth and surrounding tissue after implantation Can be used to support the reconstruction process by allowing (3) angiogenesis and (4) cosmetic surgery recovery. The method of use of this composition will vary depending on the particular procedure for the particular desired application.

(B.インプラント支持のための歯周部組織再生)
本明細書中で開示される材料および方法は、歯周部再生のために使用され得る。歯周部再生は、所望されない歯周組織の解剖および構築に特徴的な型の柔組織、セメントまたは歯槽骨治癒であり得る。一般的に、歯周部再生は、骨膜下インプラントを、哺乳動物の歯骨隆起に挿入する工程を含む。あるいは、治療上有効な量の増殖因子は、骨膜下インプラントの挿入とともに使用され得る。次いで、この挿入された歯周部再生システムは、歯根周辺の歯周部疾患の処置のために使用される場合、歯周部境界を形成するために成形され得る。この境界は、歯肉組織と歯根表面との間に、再生のための間隙を作製しそして維持するように位置付けられ得る。最終的に、この創傷は、歯周部再生を可能にするために閉鎖される。
(B. Periodontal tissue regeneration for implant support)
The materials and methods disclosed herein can be used for periodontal regeneration. Periodontal regeneration may be a type of soft tissue, cement or alveolar bone healing characteristic of undesired periodontal tissue dissection and construction. In general, periodontal regeneration involves inserting a subperiosteal implant into a mammalian dental ridge. Alternatively, a therapeutically effective amount of growth factor can be used with the insertion of a subperiosteal implant. The inserted periodontal regeneration system can then be shaped to form a periodontal boundary when used for the treatment of periodontal disease around the root. This boundary can be positioned to create and maintain a gap for regeneration between the gingival tissue and the root surface. Finally, the wound is closed to allow periodontal regeneration.

骨膜下インプラントの挿入は、一般的に、以下のうちの1つ以上の工程を含む:1)骨隆起を覆う組織内に側切開を作る工程(この切開は、骨隆起を越えて延び得る)、2)組織が骨隆起から分離するように、この切開のから近位および遠位の両方で組織にトンネルを作る工程であって;このトンネル組織の近位距離および遠位距離は、配置された歯周部再生システムの長さに等しい、工程、3)歯周部再生システムを、その組織の下にそれぞれ近位配向および遠位配向で注入する工程、4)この骨に対して、インプラントを、この組織の下で所望される形に成形することにより、このインプラントの2つの部分をともに固定する工程、5)切開を縫合する工程、および6)後にポストを取り付けるための骨膜下インプラントシステムを、移植された、予め組み立てられた骨膜下インプラント上に挿入する工程。当業者は、1つ以上の前出の工程が、特定の歯周部再生のために必要であるか否か、そして/または前出の工程のどれが特定の歯周部再生のために必要であるかを決定し得る。   Insertion of a subperiosteal implant generally includes one or more of the following steps: 1) making a side incision in the tissue covering the bone ridge (this incision may extend beyond the bone ridge). 2) tunneling the tissue both proximally and distally from the incision so that the tissue separates from the bone ridge; the proximal and distal distances of the tunneling tissue are arranged Equal to the length of the periodontal regeneration system, 3) injecting the periodontal regeneration system under the tissue in a proximal orientation and a distal orientation, respectively, 4) implanting the bone Fixing the two parts of the implant together by molding into a desired shape under the tissue, 5) suturing the incision, and 6) a post-periosteal implant system for post mounting The Been, the step of inserting on the preassembled subperiosteal implant. Those skilled in the art will determine whether one or more of the preceding steps are required for a particular periodontal regeneration and / or which of the preceding steps are required for a particular periodontal regeneration Can be determined.

あるいは、治療上有効な量の増殖因子は、歯周部再生システムとともに適用され得る。この増殖因子は、以下のうちの1つ以上であり得るが、これに限定されない:2つのβ鎖を有する形態の血小板由来増殖因子(PDGF−BB)、α鎖およびβ鎖を有する形態の血小板由来増殖因子(PDGF−AB)、IGF−I;およびTGF−βまたはDNAもしくはmRNAのいずれかの形態のそれらの前駆体。   Alternatively, a therapeutically effective amount of growth factor can be applied with the periodontal regeneration system. The growth factor can be, but is not limited to, one or more of the following: platelet derived growth factor in the form of two beta chains (PDGF-BB), platelet in the form of alpha and beta chains Derived growth factor (PDGF-AB), IGF-I; and TGF-β or their precursors in either DNA or mRNA form.

この歯周部疾患は、骨または組織の修復または再生を必要とする歯周部疾患の任意の創傷であり得る。例えば、この創傷は、哺乳動物の骨、歯周組織、結合組織、または靭帯に損傷を与え得る。1つの実施形態において、この欠損は、歯周部疾患、または歯周組織に対する他の破壊的工程もしくは外傷工程から生じる、クラスIII分岐部の病巣または他の歯周組織欠損のうちの1つである。   The periodontal disease can be any wound of periodontal disease that requires bone or tissue repair or regeneration. For example, the wound can damage mammalian bone, periodontal tissue, connective tissue, or ligaments. In one embodiment, the defect is one of class III bifurcation lesions or other periodontal tissue defects resulting from periodontal disease or other destructive or trauma processes to periodontal tissue. is there.

本明細書中で開示される組成物を使用する方法は、さらに、以下の非限定的な例に対する参考として理解される。   Methods of using the compositions disclosed herein are further understood as a reference to the following non-limiting examples.

(実施例1.PPF骨移植片を増大するナノHA粒子またはミクロンHA粒子)
ナノヒドロキシアパタイトにより増大され、不飽和ポリエステル、ポリ(プロピレンフマル酸)から作られる生体再吸収可能な骨移植置換物の生体活性を、ラットの脛骨欠損内に配置されるインプラントの生体適合性および骨統合性(osteointegration)を評価することにより分析した。1群に8頭の動物を含む3群を、ラットの前中央部脛骨の骨幹端内に作られた3−mmの孔に、骨移植置換物をグラウティングすることにより評価した。ヒドロキシアパタイトの型によって変更する2つの異なる処方物を使用した;群1:ナノヒドロキシアパタイト、群2:ミクロンヒドロキシアパタイト、群3:HAのみのコントロール。それぞれ3群の動物を、8つの群で術後3週目に屠殺した。組織学的な分析は、ナノヒドロキシアパタイトを使用した場合、骨移植置換物のすぐれた生体適合性および骨統合を示した。3週間後、ミクロンヒドロキシアパタイト群と比較した場合、この群においてより反応性がある新骨形成が存在した。このコントロール群は、この欠損の不完全な閉鎖を示した。この研究は、ナノヒドロキシアパタイトが、骨インプラントおよび修復材料の生物活性に改良を加えることを示した。この研究において使用されるモデル足場(ポリ(プロピレンフマル酸))は、骨がより速く増殖する骨伝導経路を提供した。
Example 1. Nano HA particles or micron HA particles to augment PPF bone grafts
Bioactivity of bioresorbable bone graft substitutes made from unsaturated polyester, poly (propylene fumaric acid) augmented with nanohydroxyapatite, biocompatibility of implants placed in rat tibia defects and bone Analysis was performed by assessing osteointegration. Three groups, including eight animals in one group, were evaluated by grouting bone graft replacements into 3-mm holes made in the metaphysis of the rat anterior central tibia. Two different formulations were used, varying depending on the type of hydroxyapatite; group 1: nanohydroxyapatite, group 2: micron hydroxyapatite, group 3: HA only control. Three groups of animals each were sacrificed 3 weeks after surgery in 8 groups. Histological analysis showed excellent biocompatibility and bone integration of bone graft replacements when using nanohydroxyapatite. After 3 weeks there was more reactive new bone formation in this group when compared to the micron hydroxyapatite group. This control group showed incomplete closure of this defect. This study showed that nanohydroxyapatite improves the biological activity of bone implants and repair materials. The model scaffold used in this study (poly (propylene fumaric acid)) provided a bone conduction pathway through which bone grew faster.

(材料および方法)
(材料および処方物)
この研究のために使用される一般的な処方物を、表1に示す。PPF(Mwは、GPCによっておよそ5,000)を、Gresserら、J.Biomed.Mater.Res.1995、29:1241〜1247およびGresserら、Bone cement第一部:Biopolymer for avulsive maxillofacial repair、Human Biomaterials Applications、Wise DL、Gresser JD、Trantolo DJ、Yaszemski MJ編、Humana Press、Inc.、Totowa、New Jersey、1996、169〜187(1996)の方法に従って、p−トルエンスルホン酸の存在下で、等モルのフマル酸およびプロピレングリコールから合成した。1−ビニル−2−ピロリジノン(VP)、ベンゾイルペルオキシド(BP)、ヒドロキノン(HQ)、およびN−N−ジメチル−p−トルイジン(DMPT)を、Aldrich(USA)から購入し、そして広く受け入れられたものとして使用した。重炭酸ナトリウム(SB)、およびクエン酸(CA)を、Fisher Scientific(USA)から購入した。
(Materials and methods)
(Materials and formulations)
A typical formulation used for this study is shown in Table 1. PPF (Mw is approximately 5,000 by GPC), Gresser et al., J. MoI. Biomed. Mater. Res. 1995, 29: 1241-1247 and Gresser et al., Bone cement Part 1: Biopolymer for avulsive maxilofial repair, Human Biomaterials Applications, Wise DL, Greser JD, TransY. , Totowa, New Jersey, 1996, 169-187 (1996), and synthesized from equimolar fumaric acid and propylene glycol in the presence of p-toluenesulfonic acid. 1-vinyl-2-pyrrolidinone (VP), benzoyl peroxide (BP), hydroquinone (HQ), and NN-dimethyl-p-toluidine (DMPT) were purchased from Aldrich (USA) and were widely accepted. Used as a thing. Sodium bicarbonate (SB) and citric acid (CA) were purchased from Fisher Scientific (USA).

架橋したポリマーを生じる、粘性のあるパテ様のペーストを形成するために、VP、アクセレーターDMPT、および滅菌水からなる液体成分(パートII)を、PPF、HA、SB、BPイニシエーター、およびCAからなる乾燥粉末混合物(パートI)に添加した。アクセレーター(DMPT)は、0.03% w/wの濃度で、約90秒の作用時間を与えた。CA/SBと水との反応は、発泡体形成および拡大を担う二酸化炭素、吹き付け剤を産生する。化学量論は、Bondre、Tissue Engineering、6(3):217〜227(2000)の方法に従い、1.00:1.31のCA:SB重量比を有する1:3のモル比のCA:SBを要求する。   To form a viscous putty-like paste that results in a cross-linked polymer, a liquid component consisting of VP, accelerator DMPT, and sterile water (Part II) is combined with PPF, HA, SB, BP initiator, and CA. To a dry powder mixture consisting of (Part I). The accelerator (DMPT) gave a working time of about 90 seconds at a concentration of 0.03% w / w. The reaction between CA / SB and water produces carbon dioxide, a spray, responsible for foam formation and expansion. The stoichiometry follows the method of Bondre, Tissue Engineering, 6 (3): 217-227 (2000) and has a 1: 3 molar ratio of CA: SB with a CA: SB weight ratio of 1.00: 1.31. Request.

Figure 2005521440
100〜300ミクロンの孔サイズを有するPPF泡沫は、骨細胞の内殖のために望ましいようであった。CA/SBと水との反応は、孔形成および拡大を担う二酸化炭素、吹き付け剤を産生する。化学量論は、1.00:1.31のCA:SB重量比を有する1:3のモル比のCA:SBを要求する。COのモル比(材料1gあたりに産生され得る)は、セメントを泡立てる際のCA/SBの充填に依存する。0.15%のCA/SBの充填は、上記の化学量論に基づいて、37℃および1atmで25%の伸張を生じる。この吹き付け剤に加えて、PPF処方物は、Bondre(2000)による記載される技術を使用して、骨伝導性のHA充填剤の存在下で、ビニルピロリジノンを使用して架橋した。
Figure 2005521440
PPF foam with a pore size of 100-300 microns appeared to be desirable for bone cell ingrowth. The reaction between CA / SB and water produces carbon dioxide, a spray, responsible for pore formation and expansion. The stoichiometry requires a 1: 3 molar ratio of CA: SB with a CA: SB weight ratio of 1.00: 1.31. The molar ratio of CO 2 (which can be produced per gram of material) depends on the CA / SB loading when foaming the cement. A loading of 0.15% CA / SB results in 25% elongation at 37 ° C. and 1 atm, based on the above stoichiometry. In addition to this spray, the PPF formulation was crosslinked using vinylpyrrolidinone in the presence of osteoconductive HA filler using the technique described by Bondre (2000).

この研究において使用したヒドロキシアパタイトは、以下であった:ナノHA(群1、MITのYing教授により産生されそして特徴付けられるような、平均粒子サイズ=40ナノメートル)および焼結した10μmのHA、球状のミクロンHA(群2、CAM Implants、The Netherlandsから市販される、平均粒子サイズ=26ミクロン)[PanchulaおよびYing、in Nanostructured Materials:Science and Technology(GM ChowおよびNI Noskova編(Kluwer、Netherlands
、1998)、319〜333頁);SunおよびYing Nature 389:704〜706(1997);Ying、Designer materials through nano processing in Frontiers of Engineering、(National Academy Press、Washington、D.C.1996)、23〜27;Yingら、J.Am.Ceram.Soc.76(10):2561〜2570(1993);Yingら、Angew.Chem.Int.Ed.38(1):56〜77(1999);Zhangら、Chem.Mater.11(7):1659〜1665(1999);Zhangら、Chem.Commun.1103〜1104(1999)]。このナノHAを、ミクロンHAおよび空の欠損(群3)と比較し、この空の欠損は、自発的な治癒のために残された。本研究において使用した全てのHA調製物を、結晶純度およびサイズを研究するためのX線回折(XRD)、分子構造を実証にするための光音響フーリエ変換赤外(PA−FTIR)分光、および粒子サイズおよび多孔性を決定するための透過型電子顕微鏡(TEM)を使用して特徴付けた。
The hydroxyapatite used in this study was: nano HA (Group 1, average particle size = 40 nanometers as produced and characterized by professor Ying of MIT) and sintered 10 μm HA, Spherical micron HA (Group 2, CAM Implants, commercially available from The Netherlands, average particle size = 26 microns) [Panchula and Ying, in Nanostructured Materials: Science and Technology, ed by GM Chow and Nw
, 1998), 319-333); Sun and Ying Nature 389: 704-706 (1997); Ying, Designer materials through nanoprocessing of Frontier of Engineering, 1996, National Ac., National 23. ~ 27; Ying et al. Am. Ceram. Soc. 76 (10): 2561-2570 (1993); Ying et al., Angew. Chem. Int. Ed. 38 (1): 56-77 (1999); Zhang et al., Chem. Mater. 11 (7): 1659-1665 (1999); Zhang et al., Chem. Commun. 1103-1104 (1999)]. This nano-HA was compared to micron HA and an empty defect (Group 3), which was left for spontaneous healing. All HA preparations used in this study were subject to X-ray diffraction (XRD) to study crystal purity and size, photoacoustic Fourier transform infrared (PA-FTIR) spectroscopy to demonstrate molecular structure, and Characterized using a transmission electron microscope (TEM) to determine particle size and porosity.

(インビボ動物研究および群設計)
3つの群を、利用可能なHAの型(群1および2)、および空のコントロール(群3)のいずれかを使用して、Gerhartら、J.Orthop.Res.3、11:250〜255(1993)に従って、ラットの脛骨の骨幹端移植モデルにおいて使用した。実験室の動物の治癒および使用に関するNIHの指針(NIH刊行物、#85〜23、Rev.1985)を観察した。およそ200gの重量がある成体雄性Sprague Dawleyラットを、動物モデルとして使用した(Zivic Miller、Zelienople、PA、USA)。動物を、塩酸ケタミン(100mg/kg)およびキシラジン(5mg/kg)の筋内注射を使用して麻酔した。ラットに、ペニシリンGの筋内予防用量(25,000U/kg)も与え、そして外科手術部位の毛を刈り、そしてBetadine(ポビドンヨード)およびアルコール(Dura−Prep;3M Health Care、St.Paul、MD、USA)の溶液で調製した。1.5cmの縦切開を、左後脚の前部に作り、そして脛骨骨幹端を露出した。3mmの孔を、ラットの前中央部脛骨骨幹端に作った。この処方物(外科手術前に、ペーストまたはパテに類似する粘度に混合した)を、調製された脛骨欠損部位へ、へらを使用して移植した。PPFベースのグラウトを、インサイチュで硬化し、そして骨グラウトの移植後、柔組織および皮膚を吸収性縫合糸を用いて、層にして閉鎖した。単一の処方物を、8頭の動物に移植した。術後3週目に、全ての動物を屠殺した。
(In vivo animal research and group design)
The three groups were divided into Gerhart et al., J. et al., Using any of the available HA types (Groups 1 and 2) and an empty control (Group 3). Orthop. Res. 3, 11: 250-255 (1993), used in rat metaphysis model of tibia. NIH guidelines for laboratory animal healing and use (NIH publication, # 85-23, Rev. 1985) were observed. Adult male Sprague Dawley rats weighing approximately 200 g were used as an animal model (Zivic Miller, Zelenople, PA, USA). The animals were anesthetized using intramuscular injection of ketamine hydrochloride (100 mg / kg) and xylazine (5 mg / kg). Rats were also given an intramuscular prophylactic dose of penicillin G (25,000 U / kg), and the surgical site was shaved and Betadine (Povidone iodine) and alcohol (Dura-Prep; 3M Health Care, St. Paul, MD) , USA). A 1.5 cm longitudinal incision was made in the anterior part of the left hind leg and the tibia metaphysis was exposed. A 3 mm hole was made in the anterior midtibial metaphysis of the rat. This formulation (mixed to a viscosity similar to paste or putty before surgery) was implanted using a spatula into the prepared tibial defect site. The PPF-based grout was hardened in situ, and after implantation of the bone grout, the soft tissue and skin were closed in layers with absorbable sutures. A single formulation was transplanted into 8 animals. All animals were sacrificed 3 weeks after surgery.

(評価方法)
術後および屠殺まで3週間の間隔で、標本x線単位(Microfocus 50E6310F/G;Xerox、Rochester、NY、USA)を使用して直接撮影した高分解X線写真により、評価を行なった。放射線写真を、最小露光(32kvp、2秒)で撮影し、そしてマンモグラフィフィルム(Cronex Microvision;Dupont Medical Products、Wilmington、DE、USA)、カセット(MR Detail;AGFA Richfield Park、NJ、USA)およびスクリーン(Mammoray;AGFA)を使用した。屠殺後、10mmの長さの脛骨セグメント(骨移植置換物とともに移植される切片を含む)を回収した。この標本を、組織学的分析のため、10%緩衝化ホルマリン中での固定により処理した。標本(残存骨移植材料を含む)を、EDTA中で脱石灰し、そしてパラフィン包埋した。次いで、総標本の縦切片(5μmの厚さ)を薄切し、そしてヘマトキシリンおよびエオシンを用いて染色した。さらに、カルシウム結晶を証明するために、スライドを、von Kossa法を用いて染色した。スライドを、移植部位での再吸収活性および新骨形成、および炎症応答について試験した。
(Evaluation methods)
Evaluation was performed by high-resolution radiographs taken directly using post-surgery and 3 week intervals from specimen x-ray units (Microfocus 50E6310F / G; Xerox, Rochester, NY, USA). Radiographs were taken with minimal exposure (32 kvp, 2 seconds), and mammography film (Clonex Microvision; Dupont Medical Products, Wilmington, DE, USA), cassette (MR Detail; AGFA Richfield Park, NJ, USA) and screen Mammolay (AGFA) was used. After sacrifice, 10 mm long tibial segments (including sections to be transplanted with bone graft replacements) were collected. This specimen was processed by fixation in 10% buffered formalin for histological analysis. Specimens (including residual bone graft material) were decalcified in EDTA and embedded in paraffin. The longitudinal sections (5 μm thickness) of the total specimen were then sliced and stained with hematoxylin and eosin. In addition, slides were stained using the von Kossa method to demonstrate calcium crystals. Slides were tested for resorption activity and new bone formation at the site of implantation, and inflammatory response.

異なる型の移植片の周囲での新骨形成の組織形態計測評価を、この標本の、ヘマトキシリンおよびエオシン染色した縦方向の連続切片切片の画像を、Zeiss顕微鏡にマウントしたCCDビデオカメラシステム(IM−745;PULNiX、Sunnyvale、CA、U.S.A)を使用して得ることにより行なった。Image Pro Plusソフトウェアを使用して、画像をデジタル化しそして分析した。それぞれの標本について、この移植片の周囲および内部で新たに形成された骨の領域を測定した。この測定を、同じ切片内のインプラントにより占有される総領域に対して基準化した。この標本の異なるレベルから得た5つの切片の最小を、本分析のために含めた。近傍のレベルの切片間の間隔は、代表的には300マイクロメートルであり、この間隔は、新たに形成された骨のおおよその絶対容量を考慮し、この絶対容量を、得られるべきそれぞれの骨標本についての、これらの容量測定の平均的なパーセンテージ比(平均値±標準偏差)として与える。実験群とコントロール群との間の骨幹端部位での移植片周囲の新骨形成の程度を比較するために、回復指数を決定した。回復指数を、1研究群あたり8頭の動物に基づく、新たに形成された骨の容量比および全インプラントの容量として定義した。従って、絶対容量を、平均パーセンテージ比として与える。   Histomorphometric evaluation of new bone formation around different types of grafts, images of serial serial sections of this specimen stained with hematoxylin and eosin, mounted on a Zeiss microscope (IM- 745; PULNiX, Sunnyvale, CA, USA). Images were digitized and analyzed using Image Pro Plus software. For each specimen, the area of newly formed bone around and within the implant was measured. This measurement was normalized to the total area occupied by the implant in the same section. A minimum of 5 sections from different levels of this specimen were included for this analysis. The spacing between adjacent level sections is typically 300 micrometers, which takes into account the approximate absolute volume of the newly formed bone, and this absolute volume is calculated for each bone to be obtained. The sample is given as an average percentage ratio of these volume measurements (mean ± standard deviation). To compare the extent of new bone formation around the graft at the metaphyseal site between the experimental and control groups, a recovery index was determined. The recovery index was defined as the volume ratio of newly formed bone and the volume of all implants based on 8 animals per study group. Thus, absolute capacity is given as an average percentage ratio.

(統計学的分析)
再構築指数における差異を、ANOVA試験を使用することにより、統計的有意性について分析した。0.05のp−レベルを、統計的に有意とみなした。
(Statistical analysis)
Differences in the reconstruction index were analyzed for statistical significance by using the ANOVA test. A p-level of 0.05 was considered statistically significant.

(結果)
(コントロール群)
コントロール群において、ラット脛骨中に作られた骨幹端欠損における新骨形成は、存在しなかった。皮質のドリルで孔を開けた部位で、いくつかの歯周部骨形成が存在したが、脛骨骨幹端における欠損の残存部は、主に骨髄および脂肪組織で満たされていた。
(result)
(Control group)
In the control group, there was no new bone formation in the metaphyseal defect made in the rat tibia. At the site of cortical drilling, there was some periodontal bone formation, but the remaining portion of the defect at the tibial metaphysis was mainly filled with bone marrow and adipose tissue.

ミクロンヒドロキシアパタイト群において、このインプラントは、構造的に安定なままであり、そして崩壊しなかった。インプラントの分解またはこのレシピエント部位からの活発な細胞再吸収についての組織学的な証拠は存在しなかった。PMNを有するいくつかの中程度の浸潤が存在するが、これは、術後の炎症性変化と一致しているようであった。さらに、新骨形成が存在し、この新骨形成は、術後3週間後に、過剰な線維組織または炎症組織なしに、インプラント周囲をしっかりと満たしているようであった。移植片の表面に、破骨活性および骨芽活性が存在し、これは、インプラント周囲の骨が、活性な再構築を起こすことを示唆する。インプラント骨移植片の周囲にある骨は活性な再構築を起こすが、インプラントは、構造的にインタクトなままであった。ミクロヒドロキシアパタイト結晶は、von Kossa染色を用いて用意に証明された。新骨形成および大量の円形細胞(その形態的な外観が骨芽細胞と一致する)は、ミクロンHA結晶に密接して近位にあることが留意された。   In the micron hydroxyapatite group, the implant remained structurally stable and did not collapse. There was no histological evidence of implant degradation or active cell resorption from this recipient site. There are some moderate infiltrates with PMN, which seemed to be consistent with post-operative inflammatory changes. In addition, there was new bone formation, which appeared to fill tightly around the implant 3 weeks after surgery, without excess fibrous or inflammatory tissue. There is osteoclast and osteoblast activity on the surface of the implant, suggesting that the bone around the implant undergoes active remodeling. Although the bone surrounding the implant bone graft undergoes active remodeling, the implant remained structurally intact. Microhydroxyapatite crystals were readily demonstrated using von Kossa staining. It was noted that new bone formation and large numbers of round cells, whose morphological appearance is consistent with osteoblasts, are in close proximity to micron HA crystals.

ナノヒドロキシアパタイト群において、このインプラント表面は、PMNおよびマクロファージによる浸潤を伴う、より活発な炎症応答を刺激した。さらに、このインプラント周辺で、さらなる新骨形成が存在するようであった。群2と同様に、群3において、レシピエント部位からのインプラント溶解または活発な細胞の再吸収についての組織学的証拠も存在しなかった。ミクロンヒドロキシアパタイト群と対照的に、HA結晶は、ナノヒドロキシアパタイト群において、von Kossa技術を用いても染色不可能であった。同様に、ミクロンHA群における場合、円形核を有する大細胞(このインプラントとの境界面方向に位置付けられる)が存在した。類骨は、このインプラント材料上に分泌されようであった。   In the nanohydroxyapatite group, the implant surface stimulated a more active inflammatory response with infiltration by PMN and macrophages. Furthermore, there appeared to be additional new bone formation around this implant. Similar to group 2, there was also no histological evidence for implant lysis or active cell resorption from the recipient site in group 3. In contrast to the micron hydroxyapatite group, HA crystals were unstainable using the von Kossa technique in the nano hydroxyapatite group. Similarly, in the micron HA group, there were large cells (positioned in the direction of the interface with this implant) having a circular nucleus. Osteoid seemed to be secreted onto this implant material.

組織形態計測は、本研究で使用した異なる型の移植片周囲に形成される新骨の量は、コントロール群(移植片無し;p<0.002)およびミクロンHA群(p<0.025)においてよりもナノヒドロキシアパタイト群において有意に高かった。両方の処方物は、等しく骨伝導性であったが、新たに形成された網状骨により覆われる、このインプラント領域によって測定される場合、新たに形成された骨のより幅広い縁は、ナノヒドロキシアパタイトインプラント周囲に留意された。さらに、さらなる新骨が、これらの型のインプラント内において見出された。結果として、再構築の指数は、ミクロンヒドロキシアパタイト群と比較した場合、ナノヒドロキシアパタイト群において、より高かった(表2を参照のこと)。   Histomorphometry was measured in the control group (no graft; p <0.002) and the micron HA group (p <0.025) around the different types of grafts used in this study. It was significantly higher in the nanohydroxyapatite group than in Both formulations were equally osteoconductive but covered by newly formed reticular bone, as measured by this implant area, the wider edge of the newly formed bone was nanohydroxyapatite Care was taken around the implant. In addition, additional new bone has been found in these types of implants. As a result, the reconstruction index was higher in the nanohydroxyapatite group when compared to the micron hydroxyapatite group (see Table 2).

Figure 2005521440
ラットにおける本動物研究の最終的な目的は、骨伝導性のグラウト中でナノヒドロキシアパタイトの用途有用性を確立することであり、一方で、異物反応の非存在で生体適合性を証明し、そして骨治療/修復工程に対する効果を評価する。本明細書中に存在するPPFベースの再吸収可能な骨移植片置換は、骨伝導性であることが予測された。なぜなら、このヒドロキシアパタイト充填剤は、類似のモデル評価において首尾よく使用されているからである。
Figure 2005521440
The ultimate goal of this animal study in rats is to establish the utility of nanohydroxyapatite in osteoconductive grout, while demonstrating biocompatibility in the absence of foreign body reaction, and Evaluate the effect on the bone treatment / repair process. The PPF-based resorbable bone graft replacements present herein were predicted to be osteoconductive. This is because this hydroxyapatite filler has been used successfully in similar model evaluations.

2つの型のHA粒子サイズは、本研究で研究された:(a)焼結された、球状のナノHA(平均粒子サイズ=40ナノメートル)、および(b)焼結された、球状のミクロンHA(平均粒子サイズ=26ナノメートル)。本研究の結果は、ネガティブコントロールにおいて、新骨形成を示さず、このネガティブコントロールは、任意の移植片材料で満たされなかった。3週間で、ミクロンHA群においてよりもナノHA群において、欠損を完全にすることのない、より反応性のある新骨形成が生じた。これらの組織学的観察は、PPFがナノHAと組み合わせて使用される場合、有意な増加を証明する新骨形成の組織形態計測的な測定により支持された(表2)。このげっ歯類の研究において分析された期間の間(3週間)、インプラントの不具合または分解の証拠はない。さらに、これらのPPFベースの骨移植片置換物は、過度に骨伝導性であり、同時発生的な新血管形成を有する、新たに形成された網状骨の両内殖を示すことを、明確に証明した。   Two types of HA particle sizes were studied in this study: (a) sintered spherical nano-HA (average particle size = 40 nanometers), and (b) sintered spherical micron HA (average particle size = 26 nanometers). The results of this study did not show new bone formation in the negative control, which was not filled with any graft material. At 3 weeks, more reactive new bone formation occurred in the nano HA group than in the micron HA group without completing the defect. These histological observations were supported by histomorphometric measurements of new bone formation that demonstrated a significant increase when PPF was used in combination with nano-HA (Table 2). There is no evidence of implant failure or degradation during the period analyzed in this rodent study (3 weeks). Furthermore, it is clearly shown that these PPF-based bone graft substitutes are overly osteoconductive and exhibit both newly formed reticular bone ingrowth with concurrent neovascularization. certified.

これらの観察に基づいて、本研究は、13.7%のHAを含むPPFベースの骨移植材料の骨伝導特性は、さらに、ナノヒドロキシアパタイトの利用により改善され得ることを示した。迅速な骨内殖および治癒は、生分解可能な足場の周囲およびその中での加速した骨形成により、助長され得る。   Based on these observations, the present study showed that the osteoconductive properties of PPF-based bone graft materials containing 13.7% HA can be further improved by the use of nanohydroxyapatite. Rapid bone ingrowth and healing can be facilitated by accelerated bone formation around and within the biodegradable scaffold.

(実施例2:HA粒子を含むPPFを有する歯周部欠損の修復)
(材料および方法)
ポリ(プロピレンフマル酸)を、上記のようなプロピレングリコール(Aldrich Chemical Co.、Milwaukee、WI)でのフマル酸(Fisher Scientific、Inc.)の直接エステル化により合成した。簡単に言い換えると、この反応を、高温で、t−ブチルヒドロキノン(Aldrich Chemical Co.、Milwaukee、WI)(自然架橋のインヒビター)の存在下で、p−トルエンスルホン酸一水和物(Aldrich Chemical Co.、Milwaukee、WI)により触媒した。この反応生成物を、塩化メチレン中で溶解し、未反応のフマル酸を除去するために濾過し、未反応のプロピレングリコールを除去するために20%の水溶性メタノールで洗浄し、そして3A型のモレキュラーシーブ(EM Science Co.)で乾燥させた。このポリマーを、ジエチルエーテル中での沈殿により塩化メチレンから回収し、アセトン中で再溶解し、乾燥させ、濾過し、そして減圧下でアセトンを除去した。PPFの重量平均分子量を、7.8×300mmのウルトラスチラゲル10オングストロームカラム(Waters、Model 410、Milford、MA)(分散度2.57[17、20]を有する、6650であるべきである)を使用する、ゲル透過クロマトグラフィーにより決定した。ヒドロキシアパタイト(ha、CAM Implants BV、The Netherlands)を、ミクロ形態またはナノ形態で作製した。N−ビニルピロリドン(VP)(Aldrich Chemical Co.、Milwaukee、WI)を、NaOHインヒビターを除去するために、減圧蒸留した(93℃、13MMHg)。n,n−ジメチル−パラ−トルイジン(DMPT)(Aldrich Chemical Co.、Milwaukee、WI)およびTween 80(Fisher Scientific、Inc.)を有する溶液中のVPを、粘性のあるタンニンで着色したパテを形成するために、PPFおよびHAの乾燥粉末混合物に添加した。重炭酸ナトリウム(Fisher Scientific、Inc.)、過酸化ベンゾイルイニシエーター(Aldrich Chemical Co.、Milwaukee、WI)、およびクエン酸(6.8wt%溶液)(Fisher Scientific、Inc.)を、順番に、骨伝導性の発泡ネットワークを作製するために添加した。
(Example 2: Repair of periodontal defect having PPF containing HA particles)
(Materials and methods)
Poly (propylene fumaric acid) was synthesized by direct esterification of fumaric acid (Fisher Scientific, Inc.) with propylene glycol (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wis.) As described above. In brief, the reaction is carried out at elevated temperatures in the presence of t-butylhydroquinone (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wis.) (Inhibitor of natural crosslinking) (Aldrich Chemical Co.). , Milwaukee, WI). The reaction product is dissolved in methylene chloride, filtered to remove unreacted fumaric acid, washed with 20% aqueous methanol to remove unreacted propylene glycol, and type 3A Dry with molecular sieves (EM Science Co.). The polymer was recovered from methylene chloride by precipitation in diethyl ether, redissolved in acetone, dried, filtered, and the acetone removed under reduced pressure. The weight average molecular weight of PPF, 7.8 × 300 mm of ultras fliers gel 10 3 Angstrom column having (Waters, Model 410, Milford, MA) ( dispersity 2.57 [17,20], it should be 6650 Determined by gel permeation chromatography. Hydroxyapatite (ha, CAM Implants BV, The Netherlands) was made in micro or nano form. N-vinylpyrrolidone (VP) (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wis.) Was distilled under reduced pressure (93 ° C., 13 MMHg) to remove NaOH inhibitors. VP in solution with n, n-dimethyl-para-toluidine (DMPT) (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wis.) and Tween 80 (Fisher Scientific, Inc.) forms a viscous tannin colored pate. To the dry powder mixture of PPF and HA. Sodium bicarbonate (Fisher Scientific, Inc.), benzoyl peroxide initiator (Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wis.), And citric acid (6.8 wt% solution) (Fisher Scientific, Inc.), in turn, Added to make a conductive foam network.

この不飽和PPFポリマーを、骨伝導性の発泡ネットワークを作製するために、発泡剤、重炭酸ナトリウム(SB)およびクエン酸(CA)、ならびにHAの存在下で、VPと架橋させ得、これを、欠損を充填する直前に骨移植片と混合し得る。クエン酸および重炭酸ナトリウムと水との反応は、二酸化炭素、泡沫形成および泡沫膨張を担う吹き付け剤を生成する。1%のSB/CA装填は、以下の反応に従って、COの化学量論的放出に基づいて、37℃かつ1atmで、約200%の膨張を生じる: This unsaturated PPF polymer can be cross-linked with VP in the presence of blowing agents, sodium bicarbonate (SB) and citric acid (CA), and HA to create an osteoconductive foam network, Can be mixed with the bone graft just prior to filling the defect. The reaction of citric acid and sodium bicarbonate with water produces a spray agent responsible for carbon dioxide, foam formation and foam expansion. A 1% SB / CA charge results in an expansion of about 200% at 37 ° C. and 1 atm based on stoichiometric release of CO 2 according to the following reaction:

Figure 2005521440
500lbのロードセルを備える試験機を使用して、そして1cm/分のクロスヘッドスピードで操作すると、平均強度および係数は、それぞれ、17.7±2.8MPaおよび365.3±74.9MPaであった。これらの圧縮強度データは、CarterおよびHayesにより報告された値と比較可能であり、彼らは、骨のこの特性を歪み速度および歪み密度の機能として測定した。比較可能な歪み速度で、海綿質の圧縮強度(p=0.31g/cm)は、5.0MPaであり、そして皮質骨については、海綿質の圧縮強度(p=2.0g/cm)は、200MPaであることに留意した。
Figure 2005521440
Using a test machine with a 500 lb load cell and operating at a crosshead speed of 1 cm / min, the average strength and modulus were 17.7 ± 2.8 MPa and 365.3 ± 74.9 MPa, respectively. . These compressive strength data are comparable to the values reported by Carter and Hayes, who measured this property of bone as a function of strain rate and strain density. At comparable strain rates, the sponge compressive strength (p = 0.31 g / cm 3 ) is 5.0 MPa, and for cortical bone, the cancellous compressive strength (p = 2.0 g / cm 3). ) Was 200 MPa.

(分解力学)
ポリマー分解は、エステル結合の加水分解により生じ、これは、鎖の切断を生じる(Gresserら、1995;Peterら、1997a,1997b)。インビトロでの機械的データの定量的開発は、初期圧縮値(3週間で、初期値の50%を越えない、機械的消失の比を有する海綿質(その強度については5Mpaであり、そしてその係数については、50Mpaである)と比較可能である)として現在定義される、所望されるインビトロの結果に焦点を合わせる。
(Decomposition mechanics)
Polymer degradation occurs by hydrolysis of ester bonds, which results in chain scission (Gresser et al., 1995; Peter et al., 1997a, 1997b). Quantitative development of mechanical data in vitro is based on the initial compression value (sponge having a ratio of mechanical disappearance, not exceeding 50% of the initial value in 3 weeks (5 Mpa for its strength and its coefficient Is focused on the desired in vitro results, currently defined as being comparable).

経時的な機械消失に対するポリマー分解の影響を決定するために、ポリマー分解に関して、足場の生体力学的特性のインビトロでの評価を実行し、ポリマー分解の時間配列と、この移植片材料の機械的強度を相関させた。係数試験および強度試験のためのサンプルを、37℃でリン酸緩衝生理食塩水中で(ASTM Method F1634−95、「Standard Practice for In−Vitro Environmental Conditioning of Polymer Matrix Composit Materials and Implant Devices」で記載されるように)、適切な生理学的条件に対する負荷の下、インキュベートし、4日目ならびに1週目、2週目、3週目、6週目、9週目、および12週目で取り出した。インビトロでサンプルを装填するプロトコルは、FDA Guidance Document for Testing Implant Devices(April 1996)で提唱され、そして負荷の下での生体ポリマー固定物のインビトロ試験のために前もって使用された(Trantoloら、2000)ような、ASTM Methods F451−99a(アクリルの骨セメントについての仕様書)ならびにD5024−95aおよびD4065−95(動的機械特性の測定および報告について)の適用に基づいた。浴槽から除く際に、サンプルを十分に水和した条件において、生理食塩水を浸漬したガーゼ中で維持した。Oregon Health Sciences Universityの研究室のDr.Wilson C.Hayesによって使用された標準的な手順を使用して、PPFの泡沫増量剤の機械的な値を、インビトロでの評価付けにおいて決定した。自動データ収集を、Lab ViewTMを使用する研究を通して使用した。全ての実験を、Good Laboratory Practice (GLP)指針の下で、FDA指針により必要とされるようなそれぞれのプロトコルおよびデータ分析について、Standard Operating Procedures(SOP’s)を用いて行った。 In order to determine the impact of polymer degradation on machine disappearance over time, an in vitro assessment of the biomechanical properties of the scaffold was performed with respect to polymer degradation, and the time sequence of polymer degradation and the mechanical strength of this graft material Were correlated. Samples for modulus testing and strength testing were performed in phosphate buffered saline at 37 ° C. (ASTM Method F1634-95, “Standard Practice for In-Vitro Environmental Conditioning of Polymer Matrix Composites”). And so on) under load to the appropriate physiological conditions and removed at day 4 and at 1 week, 2 weeks, 3 weeks, 6 weeks, 9 weeks and 12 weeks. The protocol for loading samples in vitro was proposed in the FDA Guidance Document for Testing Implant Devices (April 1996) and was previously used for in vitro testing of biopolymer immobilization under load (Trantolo et al., 2000). Based on the application of ASTM Methods F451-99a (specifications for acrylic bone cement) and D5024-95a and D4065-95 (for measurement and reporting of dynamic mechanical properties). When removed from the bath, the sample was maintained in a gauze soaked in saline under conditions of fully hydrated. Dr. Oregon Health Sciences University laboratory. Wilson C.I. Using the standard procedure used by Hayes, the mechanical value of the PPF foam extender was determined in an in vitro evaluation. Automatic data collection was used throughout the study using Lab View . All experiments were performed using Standard Operating Procedures (SOP's) for each protocol and data analysis as required by the FDA guidelines under the Good Laboratory Practice (GLP) guidelines.

分散の分析を使用して、それぞれの研究間隔で測定した機械消失の速度における、統計的に有意な差異を検出した。対応のあるt検定を使用し、ミクロンHA処方物とナノHA処方物を比較した。使用した全ての統計的検定において、p<0.05の有意なレベルを選択した。   Analysis of variance was used to detect statistically significant differences in the rate of machine disappearance measured at each study interval. A paired t-test was used to compare micron and nano-HA formulations. In all statistical tests used, a significant level of p <0.05 was selected.

前記の機械的基礎に関して選択した処方物を、走査型電子顕微鏡(SEM、AMR−1000、Advanced Metals Research Corp.)による形態学的特徴付けに供した。時間的プロフィールを、4つの時間点(t=0週、1週、3週、および6週)で、それぞれの選択物の6つのサンプルを使用して、NIH Scion Imageソフトウェアを使用して処理し、そして分析したデータを用いて開発させた。   The formulation selected for the mechanical basis was subjected to morphological characterization by scanning electron microscopy (SEM, AMR-1000, Advanced Metals Research Corp.). Temporal profiles were processed using NIH Scion Image software at 6 time points (t = 0 week, 1 week, 3 weeks, and 6 weeks) using 6 samples of each selection. And developed using the analyzed data.

(評価手順)
ナノHAまたはミクロンHAのいずれかで増強した、PPFベースのグラウトをスクリーニングし、そしてコントロールと比較した。ラットを4つの群に分け、ここで、3つの群のそれぞれに、ミクロンHAのPPFインプラント(群1)、Task2の機械的な結果について選択したナノHAのPPFインプラント(群2)、または無機質脱落された骨(群3)のいずれかを移植した。第4の群(群4)は、この欠損モデルの自発性治癒を評価するための、偽コントロール(すなわち、未充填の欠損)であった。45日齢のSprague−Dawleyラット(Zivic Miller、Zelienople、PA、USA)を、1群36頭で4群に分類した。
(Evaluation procedure)
PPF-based grouts enhanced with either nano-HA or micron-HA were screened and compared to controls. Rats were divided into four groups, each of which had a micron HA PPF implant (Group 1), a nano HA PPF implant selected for Task 2 mechanical results (Group 2), or mineral shedding Any of the bones that were made (Group 3) were implanted. The fourth group (Group 4) was a sham control (ie, an unfilled defect) to assess the spontaneous healing of this defect model. 45-day-old Sprague-Dawley rats (Zivic Miller, Zelenople, PA, USA) were divided into 4 groups with 36 animals per group.

抜歯のために、動物の体重を測定し、次いで、ベントバルビタールナトリウム(ネンブタール)を、50mg/kg体重で一回腹腔内注射することで麻酔をかけた。抜歯のために、鋭利な探針を使用した。右側の上顎および下顎の大臼歯全てを、解剖顕微鏡(Dentiscope、Johnson & Johnson、E.Windson、N.J.)下で抜いた。次いで、それぞれの歯の周囲に探針の先端をあて、そして徐々に組織を分離することによって、それぞれの歯の歯頚部から歯周靭帯を弛緩した。次いで、短針を大臼歯間に置き、そして大臼歯を外した。   For tooth extraction, the animals were weighed and then anesthetized by a single intraperitoneal injection of bentobarbital sodium (Nembutal) at 50 mg / kg body weight. A sharp probe was used for tooth extraction. All right maxillary and mandibular molars were removed under a dissecting microscope (Dentiscope, Johnson & Johnson, E. Windson, NJ). The periodontal ligament was then relaxed from the tooth neck of each tooth by placing the tip of the probe around each tooth and gradually separating the tissue. The short needle was then placed between the molars and the molars removed.

実験群の動物において、下顎部位に、異なるPPFベースのインプラント材料、またはMusculoskeletal Transolant FoundationからのGrafton Putty(登録商標)として市販される、無機質脱落したヒト骨マトリクスで詰めた。歯槽内にその材料を、アマルガム・キャリアとともに入れた後、少量のアマルガムコンデンサで歯槽を丁寧に詰めた。この抜歯部位を閉鎖し、そしてインプラント材料をこの場所に維持するために、結節縫合を取り付けた。動物に、柔らかいラット用の固形飼料および水を、適宜与えた。   In the experimental group of animals, the mandibular region was packed with a different PPF-based implant material, or a mineral shed human bone matrix, commercially available as Grafton Putty® from Musculoskeleton Transfoundation Foundation. After the material was placed in the alveolar together with the amalgam carrier, the alveoli were carefully packed with a small amount of amalgam condenser. A nodule suture was attached to close the extraction site and maintain the implant material in place. Animals were given soft rat chow and water as appropriate.

それぞれの群から12頭を、術後3週目、6週目、および16週目で屠殺した。屠殺の2週間前に、以下に記載されるような組織学的評価のために、動物に蛍光色素を注射した。合計144頭のラットが含まれた。   Twelve animals from each group were sacrificed at 3, 6, and 16 weeks after surgery. Two weeks prior to sacrifice, animals were injected with fluorescent dyes for histological evaluation as described below. A total of 144 rats were included.

放射線写真技術、組織学技術および組織形態学的技術を使用することによって、評価を実行し、これらの技術を、以下に記載する:
(放射線写真)
標準的な放射線写真(0.3秒、80kVp)を、抜歯後1日目、および2週目、4週目、および16週目で撮影した。下顎骨の右側および左側の両方に関して、2枚の放射線写真を作った。X線ビームの角度を基準化するために、アクリルの円錐体のガイドを頭蓋計測器に固定した。Nishimuraら(1987)によって記載されるような歯槽提の高さを測定するために、放射線写真をスキャンし、そしてImage Pro Plusソフトウェアを用いて、デジタル的に分析した。初期の研究が証明したように、この技術によって作られたフィルムは、実質上重ね合わせが可能である。
Assessments are performed by using radiographic, histological and histomorphological techniques and these techniques are described below:
(Radiograph)
Standard radiographs (0.3 s, 80 kVp) were taken on the first day, and at 2, 4, and 16 weeks after tooth extraction. Two radiographs were made for both the right and left sides of the mandible. In order to normalize the angle of the X-ray beam, an acrylic cone guide was fixed to the skull measuring instrument. To measure alveolar height as described by Nishimura et al. (1987), radiographs were scanned and analyzed digitally using Image Pro Plus software. As early work has demonstrated, films made by this technique are substantially superimposable.

(組織学的実験)
抜歯およびPPF移植後、3週目、6週目、および16週目で、動物を屠殺した。下顎を直接除去し、皮を剥ぎ、そして24時間より多く10%ホルマリン中で固定した。大臼歯の提領域のみを含むように標本の形を整え、次いで、標本が十分に脱灰するまでエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)中に置いた。近遠心方向で、その提の長さに沿って標本を切断し、そしてパラフィン中に包埋した。5μm厚さの切片を作り、そしてヘマトキシリンおよびエオシンで染色した。
(Histological experiment)
Animals were sacrificed at 3, 6, and 16 weeks after tooth extraction and PPF implantation. The lower jaw was removed directly, skinned and fixed in 10% formalin for more than 24 hours. The specimen was shaped to include only the basal area of the molar and then placed in ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) until the specimen was fully decalcified. Specimens were cut along their length in the near-centrifugation direction and embedded in paraffin. Sections 5 μm thick were made and stained with hematoxylin and eosin.

(組織形態計測)
次いで、組織形態計測を全ての標本上で実行した。この目的のために、Zeiss顕微鏡に取り付けたCCDビデオカメラシステム(TM−745;PULNiX、Sunnyvale、CA、USA)を、使用した。画像ソフトウェア(ImagePro Plus)を使用して画像をデジタル化し、そして分析した。それぞれの頭蓋冠組織標本について、この欠損の総領域により分割される、新たに形成された骨により置換される欠損の領域(すなわち、インプラント)を、連続組織切片上で決定した。隣接水準の切片間の間隔は、代表的には、300マイクロメートルであった。本分析のために、最小で10枚の切片を含めた。データを、平均パーセンテージ比(平均標準偏差)として示した。
(Histomorphometry)
Tissue morphometry was then performed on all specimens. For this purpose, a CCD video camera system (TM-745; PULNiX, Sunnyvale, CA, USA) attached to a Zeiss microscope was used. Images were digitized and analyzed using image software (ImagePro Plus). For each calvarial tissue specimen, the area of the defect that was replaced by newly formed bone (ie, the implant) divided by the total area of this defect was determined on serial tissue sections. The spacing between adjacent level sections was typically 300 micrometers. A minimum of 10 sections were included for this analysis. Data were presented as average percentage ratio (mean standard deviation).

(統計学的分析)
未処置のコントロール群とインプラント処置した群との間の歯槽提の高さの変化の統計学的分析を決定するために、マン−ホイットニー検定を実行した。未処置のコントロール群およびインプラント処置した群における抜歯後、正味の重量増加に関してマン−ホイットニー検定を実行し、正味の重量増加が、両方の群で同じであるという帰無仮説を試験した。それぞれの動物についての再吸収パターンを、二次方程式y=ax+cに合う再吸収曲線に合うように決定した。多重線形回帰分析を、本研究で使用したそれぞれ動物に関して実行した。決定係数(R)は、適切な適合を示した。Rは比率であり、そして0〜1の範囲にある値である;Rの値が1に近ければ近いほど、個々のデータは、再吸収モデルにより適合する。第3の分析は、クラスカル−ワルス分析を使用することによる、特定の時間での結果における変化の研究である。この非母数一元分散分析を、研究の間の特定の時間(抜歯後3週目、6週目および16週目)で、群間で再吸収の速度が異なるか否かを決定するために、未処置のコントロール群およびインプラント処置群に適用した。最後に、抜歯後3週目と16週目との間で提の高さにおける変化を測定するために、t検定を使用した。この試験を、未処置のコントロール群およびインプラント処置群に対して、別個に適用した。
(Statistical analysis)
A Mann-Whitney test was performed to determine a statistical analysis of the change in alveolar height between the untreated control group and the implant treated group. After extraction in the untreated control group and the implant-treated group, a Mann-Whitney test was performed for net weight gain to test the null hypothesis that the net weight gain was the same in both groups. The resorption pattern for each animal was determined to fit a resorption curve that fits the quadratic equation y = ax 2 + c. Multiple linear regression analysis was performed for each animal used in this study. The coefficient of determination (R 2 ) showed a good fit. R 2 is a ratio and is a value in the range of 0 to 1; the closer the value of R 2 is to 1, the better the individual data fit with the reabsorption model. The third analysis is a study of the change in results at a particular time by using Kruskal-Wallus analysis. This non-parametric one-way analysis of variance was used to determine whether reabsorption rates differ between groups at specific times during the study (3 weeks, 6 weeks and 16 weeks after tooth extraction). Applied to the untreated control group and the implant treated group. Finally, a t-test was used to measure the change in striated height between 3 and 16 weeks after tooth extraction. This test was applied separately to the untreated control group and the implant treated group.

この式を、ラットの下顎部位に移植片を移植することによって評価した。   This formula was evaluated by implanting a graft in the mandibular region of the rat.

(結果)
多孔性の足場を、発泡性の充填剤、重炭酸ナトリウムおよびクエン酸、ならびに骨伝導性の充填剤(HA)の存在下で、不飽和PPFポリマーとビニルモノマー、ビニルピロリドン(VP)との架橋により形成した。混合すると、この混合物は、モノマーおよびCOの同時発生によるPPFの架橋によって硬化し、加水分解により分解可能な多孔性の足場を生じる。充填剤の一部としてのHAの使用は、この足場の骨伝導性を支持し(Saito、Biomaterials 15、156〜160(1994))、一方で、COにより生じた孔は、インサイチュでの細胞接着および増殖のために多孔領域を提供し(Bondreら、2000)、そしてこの重合支持体の親水性は、細胞移動を助長する(Lewandrowskiら、1999)。
(result)
Crosslinking of porous scaffold with unsaturated PPF polymer and vinyl monomer, vinyl pyrrolidone (VP) in the presence of foaming filler, sodium bicarbonate and citric acid, and osteoconductive filler (HA) Formed by. Upon mixing, the mixture cures by cross-linking of the PPF with simultaneous monomer and CO 2 yielding a porous scaffold that is degradable by hydrolysis. The use of HA as part of the filler supports the scaffold's osteoconductivity (Saito, Biomaterials 15, 156-160 (1994)), while the pores created by CO 2 are in situ cells. It provides a porous region for adhesion and growth (Bondre et al., 2000), and the hydrophilicity of this polymerized support facilitates cell migration (Lewandrowski et al., 1999).

PPF足場(HA粒子無し)を、インビトロで形態学的特性、機械的特性および表面特性について評価し、そしてラット脛骨欠損モデル(Gerhartら、1989)を使用してインビボで評価した。制御された超構造特徴のために設計した足場は、親水性であり、機械的に海綿質に匹敵し(PPF移植片材料の圧縮強度については6.4MPa 対 海綿質の圧縮強度については5.0MPa(CarterおよびHayes、Science 194、1174〜1175(1976)))、寸法的に安定であり、そして多孔性(Bondreら、1999)である。ラットのインプラント領域の組織学的および組織形態学的試験は、足場の多孔性が、骨の内部増殖を支持し、そしてこの足場の安定性は、この欠損部位の寸法の完全性を維持することを示した(Lewandrowskiら、1999)。PPF充填剤を装填したナノHAに関する予備機械試験は、ナノHAを装填したPPF複合材が、7.5MPaの圧縮強度を有することを示した。   PPF scaffolds (without HA particles) were evaluated for morphological, mechanical and surface properties in vitro and in vivo using a rat tibial defect model (Gerhart et al., 1989). The scaffolds designed for controlled ultrastructural features are hydrophilic and mechanically comparable to the sponge quality (6.4 MPa for the compression strength of the PPF graft material vs. 5. for the compression strength of the sponge quality). 0 MPa (Carter and Hayes, Science 194, 1741-1175 (1976))), dimensionally stable, and porous (Bondre et al., 1999). Histological and histomorphological examination of the rat implant area shows that scaffold porosity supports bone ingrowth and that the stability of the scaffold maintains the dimensional integrity of the defect site (Lewandrowski et al., 1999). Preliminary mechanical tests on nano-HA loaded with PPF filler showed that the PPF composite loaded with nano-HA has a compressive strength of 7.5 MPa.

(実施例 3.脊椎セグメント修復のための、ミクロHAまたはナノHAを有するPLAベースの足場)
脊椎融合を対象とした、ポリ(乳酸)、PLA、取り付け具をHA(ミクロンサイズまたはナノサイズのいずれか)とともに充填し、そしてPLAのみの取り付け具と比較した。図1は、L4/L5の椎間板切除および縦靭帯の前部および後部の切開後の、脊椎セグメントにおけるこの取り付け具の圧縮特性に関するHA充填剤の効果を示す。図1は、軸方向への圧縮の間のインタクトな運動セグメントに関して正規化にされた、欠損荷重結果および硬さの結果を要約する。ポリマーのみの図(「Bio cate 1」)は、硬さおよび欠損荷重において、インタクトな脊椎セグメントと比較して、それぞれ80〜100%低く、一方で、ミクロンHAを充填した「Bio cage 2」は、その値の45〜50%であった。ナノHAを充填した「Bio cage 3」は、非充填ポリマー(「Bio cage 1」)と統計学的には同等であった。
Example 3. PLA-based scaffold with micro-HA or nano-HA for spinal segment repair
For spinal fusion, poly (lactic acid), PLA, fixtures were loaded with HA (either micron or nanosize) and compared to PLA-only fixtures. FIG. 1 shows the effect of the HA filler on the compression properties of this fixture in the spinal segment after L4 / L5 discectomy and anterior and posterior incisions of the longitudinal ligament. FIG. 1 summarizes the missing load and stiffness results normalized with respect to the intact motion segment during axial compression. The polymer only figure (“Bio cate 1”) is 80-100% lower in hardness and defect loading compared to the intact spinal segment, respectively, while “Bio cage 2” filled with micron HA is And 45 to 50% of the value. “Bio cage 3” loaded with nano-HA was statistically equivalent to the unfilled polymer (“Bio cage 1”).

(実施例 4.骨移植片増量剤として使用するためのPPF−HA)
PPFベースの足場処方物を、ラット脛骨モデルにおいて、骨移植片増量剤として使用した。この足場を、自己移植片および同種移植片とともに混合し、歯科用カッター(直径4.5mmに達する)を使用してラット脛骨の前面に作った円状骨幹端欠損に直接配置した。この材料を、インサイチュで硬化させた。これらの処方物を、移植片材料、自己移植片、同種移植片およびPPF単独のいずれも有さない欠損と比較した。
Example 4. PPF-HA for use as a bone graft extender
A PPF-based scaffold formulation was used as a bone graft extender in a rat tibia model. This scaffold was mixed with autografts and allografts and placed directly into a circular metaphyseal defect made in front of the rat tibia using a dental cutter (reaching a diameter of 4.5 mm). This material was cured in situ. These formulations were compared to defects without any of the graft material, autograft, allograft and PPF alone.

(材料および方法)
本研究では、6群の動物が含まれた。新鮮な皮質海面状(corticocancellous)自己移植片を手術中に入手し、次いで、欠損部位への再移植前にPPF骨移植片増量剤(表3)とすぐに混合した。類似の性質の同種移植片をSprague−Dawleyラットから入手し、柔組織および骨髄を落とし、新鮮な状態で凍結し、そして使用まで−80℃で保存した。自己移植片および同種移植片の両方を、PPF骨移植片増量剤とともに、50:50の比で混合した。
(Materials and methods)
Six groups of animals were included in this study. Fresh corticocellous autografts were obtained during surgery and then mixed immediately with PPF bone graft extender (Table 3) prior to reimplantation into the defect site. Allografts of similar nature were obtained from Sprague-Dawley rats, soft tissue and bone marrow were dropped, frozen fresh and stored at −80 ° C. until use. Both autografts and allografts were mixed with a PPF bone graft extender in a 50:50 ratio.

Figure 2005521440
雄性Sprague−Dawleyラット(およそ400グラム、Charles River Breeding Laboratories)を、動物モデルとして使用した。塩酸ケタミン(100mg/kg)およびキシラジン(5mg/kg)の筋内注射を使用して、動物に麻酔した。これらのラットに、筋内で予防投与量のペニシリンG(25,000U/kg)も与え、そして外科手術部位を剃毛し、そしてBetadine(ポビドンヨード)およびアルコール(Dura−Prep;3M Health Care、St.Paul、MD、USA)の溶液で調製した。1群3頭の動物および6頭の動物を、それぞれ1週目および4週目で屠殺し、それぞれ6群について研究した。従って、合計54頭の動物を本研究に含んだ。
Figure 2005521440
Male Sprague-Dawley rats (approximately 400 grams, Charles River Breeding Laboratories) were used as animal models. Animals were anesthetized using intramuscular injection of ketamine hydrochloride (100 mg / kg) and xylazine (5 mg / kg). These rats were also given a prophylactic dose of penicillin G (25,000 U / kg) intramuscularly, and the surgical site was shaved and Betadine (Povidone iodine) and alcohol (Dura-Prep; 3M Health Care, St .Paul, MD, USA). Groups of 3 animals and 6 animals were sacrificed at 1 and 4 weeks, respectively, and 6 groups were studied respectively. Therefore, a total of 54 animals were included in this study.

(結果)
ネガティブコントロール(いずれの移植片材料でも充填されない)の組織学的評価は、欠損が、術後1週目で、繊維組織および肉芽組織で充填されていることを示した。4週目で、欠損を閉鎖することなく、いくつかの反応性のある新骨形成が存在した。PPF単独または自己移植片骨材料単独のいずれかで充填された欠損を、ポジティブコントロールとして使用した。これらの切片は、4週目で完全に近い欠損の治癒を伴う、自己移植片群における初期の新規繊維性骨を示した。PPF単独で充填した欠損は、PPFの骨伝導性を証明するPPF気泡性足場により促進される、初期の新骨形成を示した。新骨の連続した、徐々の内殖を伴うこの材料の再吸収性の増加は、術後4週目で見られた。
(result)
Histological evaluation of the negative control (not filled with any graft material) showed that the defect was filled with fibrous tissue and granulation tissue 1 week after surgery. At 4 weeks, there was some reactive new bone formation without closing the defect. Defects filled with either PPF alone or autograft bone material alone were used as positive controls. These sections showed early new fibrous bone in the autograft group with nearly complete defect healing at 4 weeks. Defects filled with PPF alone showed early new bone formation, promoted by a PPF cellular scaffold that demonstrates PPF osteoconductivity. An increase in resorbability of this material with continuous, gradual ingrowth of new bone was seen 4 weeks after surgery.

PPF骨移植片増量剤と、同種移植片材料または自己移植片材料との混合は、同種移植片および自己移植片の両方を有する新骨形成の増強を生じた。しかし、改善された骨誘導は、PPF骨移植片増量剤を新鮮な自己移植片と混合した場合にのみ、見られた。PPFと自己移植片との組み合わせは、自己移植片が単独で使用された場合よりも、さらなる新骨形成を生じた。さらに、同種移植片の組み合わせ 対 同種移植片単独を使用した場合、さらなる新骨が存在した。これらの組織学的観察は、新骨形成の組織形態計測的測定(PPFを自己移植片または同種移植片のいずれかとの組み合わせで使用した場合、有意な増加を証明した)によって支持された(表4および5)。骨幹端および皮質の再構築指標を、1研究群あたり3頭または6頭の動物に基づくおよその平均パーセンテージ比(それぞれ、1週目または4週目の時点について)として、決定した。この分析は、ポジティブコントロール群(骨移植片またはPPF移植片増量剤単独)と比較した場合、実験群(PPF移植片増量剤とともに混合した骨移植片)において、著しい、さらなる新骨形成が存在したことを示した。   Mixing the PPF bone graft bulking agent with allograft material or autograft material resulted in enhanced new bone formation with both allograft and autograft. However, improved bone induction was only seen when the PPF bone graft bulking agent was mixed with fresh autograft. The combination of PPF and autograft resulted in more new bone formation than when the autograft was used alone. In addition, there was additional new bone when using allograft combinations versus allografts alone. These histological observations were supported by histomorphometric measurements of new bone formation, which demonstrated a significant increase when PPF was used in combination with either autografts or allografts (Table 4 and 5). Metaphyseal and cortical reconstruction index was determined as an approximate average percentage ratio based on 3 or 6 animals per study group (for the 1 or 4 week time points, respectively). This analysis showed that there was significant additional new bone formation in the experimental group (bone graft mixed with PPF graft bulking agent) when compared to the positive control group (bone graft or PPF graft bulking agent alone). Showed that.

Figure 2005521440
Figure 2005521440

Figure 2005521440
(実施例5.即時性インプラント支持体としての、歯周部組織再生のためのPPF−HA泡沫の使用)
(材料および方法)
骨移植片増量剤キャリアを、気泡性パテ(重合可能な実体(PPF、VP)をイニシエーター(BP)から分離するために、2部系として調製される)として調製した。BPは、重量的には少ない成分であるので、バルクを提供するために過酸化ベンゾイルに関して不活性な成分およびそのインヒビターとともにパッケージする。
Figure 2005521440
Example 5. Use of PPF-HA foam for periodontal tissue regeneration as an immediate implant support.
(Materials and methods)
A bone graft extender carrier was prepared as a cellular putty (prepared as a two-part system to separate the polymerizable entity (PPF, VP) from the initiator (BP)). Since BP is a minor component by weight, it is packaged with a component that is inert with respect to benzoyl peroxide and its inhibitors to provide a bulk.

この気泡剤は、化学量論比のクエン酸(CA)および重炭酸ナトリウム(すなわち、1.0:1.3、w/w)から構成される粒剤からなる。インビトロでの試験標本は、重合する複合材料を直径10mmで、高さ10cmの円筒形のTeflon(登録商標)TM鋳型に配置し、そしてこのポリマー泡沫を架橋させることによって調製した円筒形であった。この機械的試験のために使用されるサンプルは、インビトロ試験およびインビボ試験のために、0.0mm×10mmであった。この例の処方物は、0.6484±0.0834g/mlの密度を有する泡沫を生じた。 This foaming agent consists of granules composed of stoichiometric citric acid (CA) and sodium bicarbonate (ie 1.0: 1.3, w / w). The in vitro test specimen was a cylinder prepared by placing the polymerizing composite material in a 10 mm diameter, 10 cm high cylindrical Teflon TM mold and cross-linking the polymer foam. . Samples used for this mechanical test were 0.0 mm × 10 mm for in vitro and in vivo tests. The formulation of this example produced a foam having a density of 0.6484 ± 0.0834 g / ml.

骨セメントについてのASTM F451−95に従って、機械試験を行った。このサンプルを、Instron Model 8511 Materials Testing Machineでの圧縮の際に試験した。Instronに、500lbのロードセルを取り付け、そしてこのロード計量器をゼロに合わせ、バランスをとってそして較正した。サンプルを、1cm/分のクロスヘッドスピードで破損させるために圧縮し、そして、ロード変形曲線を記録した。これらのデータから、最終的な圧縮応力(σ)およびYoung係数(γ)を計算し得た。最終的な圧縮応力を、破損時に適用されるロードを残存標本の本来の断面積で割ったものとして計算し、一方でYoung係数を、ロード変形曲線の直線部分における傾きとして計算した。多孔性セメントの平均圧縮強度(8サンプルの平均)は6.77±2.5MPaであった。これらの圧縮強度データは、CarterおよびHayesにより報告された値と比較可能であり、彼らは骨のこの特性を、歪み速度および密度の関数として測定した。比較可能な歪み速度で、海綿質の圧縮強度(ρ=0.31g/cm)は、5.0MPaであることが留意された(CarterおよびHayes、1976)。 Mechanical testing was performed according to ASTM F451-95 for bone cement. This sample was tested during compression on an Instron Model 8511 Materials Testing Machine. The Instron was fitted with a 500 lb load cell and the load weigher was zeroed, balanced and calibrated. The sample was compressed to break at a crosshead speed of 1 cm / min and a load deformation curve was recorded. From these data, the final compressive stress (σ) and Young coefficient (γ) could be calculated. The final compressive stress was calculated as the load applied at failure divided by the original cross-sectional area of the remaining specimen, while the Young's coefficient was calculated as the slope in the linear portion of the load deformation curve. The average compressive strength (average of 8 samples) of the porous cement was 6.77 ± 2.5 MPa. These compressive strength data were comparable to the values reported by Carter and Hayes, who measured this property of bone as a function of strain rate and density. It was noted that at a comparable strain rate, the sponge compressive strength (ρ = 0.31 g / cm 3 ) was 5.0 MPa (Carter and Hayes, 1976).

このインプラントシステムを挿入するために、歯のない期間の中間で、歯肉組織内に作られた頬舌切開を必要とする簡潔な外科的セッションのみを要求する。次いで、トンネルを作成する手順を使用し、組織を歯茎突起裂から、切開から両方向で分離した。組織をさらに切開することなく、そして組織に反映することなく、これを実行した。組織が骨から分離した後、このポリマーシステムを、切開の遠位にある組織の下に完全に注入した。次いで、膨張システムを切開の前方方向で形作り、増大されるべきまたは「組み立て」られるべき歯周部組織の所望される形が達成されるまで、組織の下に置いた。歯肉組織の下のこの成形は、生分解可能なポリマーシステムを硬化し、その結果、比較的硬い構造を負った。   Inserting this implant system requires only a brief surgical session that requires a buccal tongue incision made in the gingival tissue in the middle of a toothless period. A procedure for creating a tunnel was then used to separate the tissue from the gingival cleft in both directions from the incision. This was done without further incision of the tissue and without reflection on the tissue. After the tissue separated from the bone, the polymer system was completely injected under the tissue distal to the incision. The inflation system was then shaped in the anterior direction of the incision and placed under the tissue until the desired shape of the periodontal tissue to be augmented or “assembled” was achieved. This molding under the gingival tissue hardened the biodegradable polymer system, resulting in a relatively hard structure.

一旦歯周部再生システムが骨の歯茎突起裂にわたって形成され、そしてそれとともに密接に整合したならば、切開は縫合され、その結果、この移植再生システムの手術は、完全に終了する。この手順の間に、骨膜下インプラントシステムを配置した。次いで、時間の経過が、この歯肉組織の再構築を可能にした。次いで、骨膜下に配置したインプラントシステムの上部に、ポストおよび人工的な歯の構造物を配置した。切開の両側に対して、このインプラントシステムにトンネルを開け、二分の一を、組織の下で一方向に滑らし、そしてもう二分の一を、組織の下でもう一方向に滑らせた。次いで、2つの注入したインプラントシステムを一緒にし、そして1つの部分に成形した。   Once the periodontal regeneration system is formed over and closely aligned with the gingival cleft of the bone, the incision is sutured so that the operation of the transplant regeneration system is completely completed. During this procedure, a subperiosteal implant system was placed. The passage of time then made it possible to reconstruct this gingival tissue. A post and artificial tooth structure were then placed on top of the implant system placed under the periosteum. To both sides of the incision, the implant system was tunneled, one-half slid under one tissue and the other half slid under one other tissue. The two injected implant systems were then combined and molded into one part.

インプラント部分が固く適所に固定されるために十分な時間が経過したならば、人工的な歯の構造のコピーを作った。このコピーは、骨膜下に配置したインプラントにより提供された外側のねじ山にねじ込まれ、そして固定した補綴の後部歯冠として作用した。   Once enough time had passed for the implant part to be firmly fixed in place, a copy of the artificial tooth structure was made. This copy was screwed into the outer thread provided by the implant placed under the periosteum and acted as a fixed posterior crown of the prosthesis.

(結果)
寸法的に安定な多孔性の足場を、重炭酸ナトリウムおよびクエン酸およびヒドロキシアパタイト(HA)の存在下で、不飽和PPFポリマーと、ビニルピロリドン(VP)との架橋により調製した。実行可能性を証明するために、PPF足場を、上述されるように、形態学的特性、機械的特性および表面特性についてはインビトロで、そしてGerhartら(1989)により確立された、ラット脛骨欠損モデルを使用してインビボで評価した。足場は、機械的に海綿質と比較可能であり、寸法的に安定であり、そして多孔性であることが示された。ラットのインプラント領域の組織学的実験および組織形態学的実験は、この生分解可能な骨移植片増量剤の足場は、骨内殖および欠損部位の寸法完全性を維持する足場の安定性を支持することを示唆した。
(result)
Dimensionally stable porous scaffolds were prepared by crosslinking of unsaturated PPF polymer with vinylpyrrolidone (VP) in the presence of sodium bicarbonate and citric acid and hydroxyapatite (HA). To prove feasibility, a PPF scaffold was established as described above, in vitro for morphological, mechanical and surface properties, and a rat tibial defect model established by Gerhart et al. (1989). Were evaluated in vivo. The scaffold has been shown to be mechanically comparable to cancellous, dimensionally stable and porous. Histological and histomorphological experiments of the rat implant area show that this biodegradable bone graft extender scaffold supports the stability of the scaffold maintaining bone ingrowth and the dimensional integrity of the defect site Suggested to do.

脛骨のドリル穴に注入したPPF気泡性足場への骨内殖の時間配列を研究した。破骨活性および骨芽活性ならびに新血管形成は、術後1週目と同じくらい早く、泡沫移植部位で見られた。泡沫は新骨形成のための足場として働くようであった。術後3週目で、ドリルで開けられた穴は、この泡沫を注入した全ての動物において、完全に治癒された。比較される際に、これは、穴はドリルで開けられるが、インプラントが注入されないコントロール動物には当てはまらない。術後3週目および4週目でいくらかの骨膜骨形成が存在したが、この穴の完全な治癒は、偽手術動物のいずれにも観察されなかった。   The time sequence of bone ingrowth into the PPF cellular scaffold injected into the tibial drill hole was studied. Osteoclastic and osteoblastic activity and neovascularization were seen at the site of foam implantation as early as 1 week after surgery. The foam appeared to act as a scaffold for new bone formation. At 3 weeks post-surgery, the drilled hole was completely healed in all animals injected with this foam. When compared, this is not the case for control animals where the hole is drilled but the implant is not injected. There was some periosteal bone formation at 3 and 4 weeks after surgery, but complete healing of this hole was not observed in any of the sham-operated animals.

(実施例6.多孔性のポリ(プロピレングリコ−グリコール−co−フマル酸)足場の骨伝導性の決定)
(材料および方法)
(材料)
ポリ(プロピレンフマル酸エステル)(PPF)を、p−トルエンスルホン酸(Aldrich)の存在下で、フマル酸(Fisher Scientific、Inc.、Pittsburgh、PA、USA)およびプロピレングリコール(Aldrich Chemical Co.、Milwaukee、WI、USA)の直接エステル化により合成した(Gresserら、J.Biomed.Mat.Res.、29、1241〜1247(1995);Lewandrowskiら、Tissue Engineering Tissue Eng、5(4):305〜16(1999))。1−ビニル−2−ピロリジノン(VP)、過酸化ベンゾイル(BP)、およびN−N−ジメチル−p−トルイジン(DMPT)をAldrichから購入し、そして受け取ったままの状態で使用した。
Example 6. Determination of osteoconductivity of porous poly (propyleneglycol-glycol-co-fumaric acid) scaffold
(Materials and methods)
(material)
Poly (propylene fumarate ester) (PPF) is prepared in the presence of p-toluenesulfonic acid (Aldrich) in the presence of fumaric acid (Fisher Scientific, Inc., Pittsburgh, PA, USA) and propylene glycol (Aldrich Chemical Co., Milwaukee). , WI, USA) (Gresser et al., J. Biomed. Mat. Res., 29, 1241-1247 (1995); Lewandrowski et al., Tissue Engineering Tissue Eng, 5 (4): 305-16. (1999)). 1-Vinyl-2-pyrrolidinone (VP), benzoyl peroxide (BP) and NN-dimethyl-p-toluidine (DMPT) were purchased from Aldrich and used as received.

(骨修復材料処方物)
PPFベースの骨移植片置換システムを、表6において示されるような固形粉末および液体成分からなる2部処方物として調製した。粘性のあるパテ様のペーストを形成するために、VP(72.6% w/w)およびDMPT(0.2% w/w)の水溶液を、PPF(71.8% w/w)およびヒドロキシアパタイトの乾燥粉末混合物に混合することにより、この骨修復システムを調製した。PPF:VPの重量比を、4:1で一定に保った。PPFとVPとの間の架橋反応を、過酸化ベンゾイル(BP;3.6% w/w)の添加により開始した。遊離基の産生を、液体混合物中でDMPTの使用により加速させた。重炭酸ナトリウム(1.7% w/w)およびクエン酸(1.3% w/w)をまた、この乾燥粉末処方物に添加した。VP溶液およびPPF粉末の混合に際して、発泡性薬剤(クエン酸(CA)および重炭酸ナトリウム(SB))の反応は、100〜1000μmのそれぞれの孔サイズを有する移植片材料の制御された膨張を生じた。
(Bone repair material formulation)
A PPF-based bone graft replacement system was prepared as a two-part formulation consisting of solid powder and liquid components as shown in Table 6. To form a viscous putty-like paste, an aqueous solution of VP (72.6% w / w) and DMPT (0.2% w / w) was combined with PPF (71.8% w / w) and hydroxy. The bone repair system was prepared by mixing into a dry powder mixture of apatite. The weight ratio of PPF: VP was kept constant at 4: 1. The cross-linking reaction between PPF and VP was initiated by the addition of benzoyl peroxide (BP; 3.6% w / w). Free radical production was accelerated by the use of DMPT in the liquid mixture. Sodium bicarbonate (1.7% w / w) and citric acid (1.3% w / w) were also added to the dry powder formulation. Upon mixing of the VP solution and the PPF powder, the reaction of effervescent agents (citric acid (CA) and sodium bicarbonate (SB)) results in controlled swelling of the graft material having a respective pore size of 100-1000 μm. It was.

ヒドロキシアパタイト(HA)の2つの型を、2つの特定のPPF処方物を作製するために使用した:焼結された、球状のμmサイズのHA(中央粒子サイズ=26μm、CAM Implants、The Netherlandsから市販される)およびnmサイズのHA(中央粒子サイズ=40nm(Sun TおよびYing JY、Nature、1997、389:704〜706(1997);Yingら、J.Am.Ceram.Soc.76(10):2561〜2570(1993);Yingら Angew.Chem.Int.Ed.38(1):56〜77(1999);Zhangら、Chem.Mater.11(7):1659〜1665(1999))。以下に概略されるように、このμmサイズのHA PPF処方物(群A)およびnmサイズのHA PPF処方物(群B)を、無機質脱落された骨マトリクスで充填した欠損(群C)および治癒を受けないままである空の欠損(群D)と比較した。   Two types of hydroxyapatite (HA) were used to make two specific PPF formulations: sintered, spherical μm sized HA (median particle size = 26 μm, from CAM Implants, The Netherlands). Commercially available) and nm-sized HA (median particle size = 40 nm (Sun T and Ying JY, Nature, 1997, 389: 704-706 (1997)); Ying et al., J. Am. Ceram. Soc. 76 (10) Ying et al. Angew. Chem. Int. Ed. 38 (1): 56-77 (1999); Zhang et al., Chem. Mater. 11 (7): 1659-1665 (1999)). As outlined below, this μm sized HA PP A defect (Group C) filled with a mineral-shedded bone matrix (Group C) and an empty defect that remains unhealed (Group D) with a formulation (Group A) and nm-sized HA PPF formulation (Group B) Compared.

Figure 2005521440
(動物研究の設計)
PPFベースの骨修復材料の骨伝導効果および生体適合性を評価するために、Pettisら、J.Oral Maxillofac Surg 48(10):1068〜74(1990)およびSalataら、Int.J.Oral Maxillofac Implants 13:44〜51(1998)により、以前に記載されたラット頭蓋骨欠損モデルを使用して、処方物を重大ではない頭蓋欠損に移植した。
Figure 2005521440
(Animal research design)
To assess the osteoconductive effect and biocompatibility of PPF-based bone repair materials, Pettis et al. Oral Maxilofac Surg 48 (10): 1068-74 (1990) and Salata et al., Int. J. et al. Oral Maxilofac Implants 13: 44-51 (1998) used the rat skull defect model previously described to implant the formulation into a non-critical skull defect.

この欠損のサイズは、直径4mmに達した。実験動物の世話および使用について、合衆国公衆衛生局の指針を順守した。およそ100gの体重であり、そして28日齢であるSprague Dawleyラットを、動物モデルとして使用した(Charles River Laboratories、Wilmington、MA、USA)。塩酸ケタミン(100mg/kg)およびキシラジン(5mg/kg)の筋内注射を使用して、動物に麻酔した。外科手術部位を剃毛し、そしてBetadine(ポビドンヨード)およびアルコール(Dura−Prep;3M Health Care、St.Paul、MN、USA)の溶液で調製した。術後、これらのラットに、筋内で予防投与量のペニシリンG(25,000U/kg)も与えた。
2つの直径4mmの皮質欠損を、それぞれのラットの頭蓋に作った。動物を、1群8頭で3群に分類し、そして1つの欠損を以下のうちの1つで処置した:μmサイズのHAを含むPPF処方物(群A)、nmサイズのHAおよびPPF(群B)、または無機質脱落した骨マトリクス(群C)。この第2の欠損は、治癒を受けさせずに残しておき、そして対合するコントロールとして働かせた。動物群を、術後1週目、2週目、4週目、および7週目で評価し、従って、合計96頭の動物が本研究に含まれた。このPPF処方物を、ペーストまたパテと類似の硬さになるように、手術の間に混合し、次いで、へらを使用して、この調製した頭蓋骨欠損に移植した。この骨修復材料処方物を、インサイチュで硬化させた。群Cの動物における移植のために、無機質脱落した骨マトリクス(DMB、Grafton PuttyTM、Muskuloskeletal Transplant Foundation、Shrewsbury、NJ)を入手した。インプラント材料を、インサイチュで、およそ5分間硬化させ、次いで、この柔組織および皮膚を、吸収可能な縫合糸を用いて、層を成して閉鎖した。
(骨修復材料処方物の評価方法)
屠殺後、頭蓋および周辺の柔組織の切除生検を、X線写真に撮影した。次いで、標本を10%の中性緩衝化ホルマリン中で固定し、そして4Nのギ酸中で脱石灰化した。5μmの厚さの連続縦切片を、50μmの間隔で作った。切片を、ヘマトキシリ−エオシン(H&E)で染色した。頭蓋欠損骨での再吸収活性および新骨形成の記述的な分析により欠損治癒について、ならびに骨修復材料に対する炎症性応答について、スライドを試験した。さらに、Zeiss顕微鏡上にマウントしたCCDビデオカメラシステム(TM−745;PULNiX、Synnyvale、CA、U.S.A)を使用して、標本の連続縦切片の画像を取得することによって、頭蓋骨欠損およびPPF修復材料の移植に応じた新骨形成の組織形態計測評価を行なった。Image Pro Plusソフトウェアを使用して、画像をデジタル化しそして分析した。この欠損内の、新骨によって占有される領域を、1週目、2週目、4週目、および7週目で2頭の動物由来の、H&E染色したスライドを使用して定量した。この新骨形成(それぞれの動物の空のコントロールと比較して、本来の4mmの欠損領域のパーセンテージとして表される)を、3つのテンプレート、または目的マスクの領域(コントロールサンプルにおける、この頭蓋骨欠損および対応する反対側の領域にわたる3つの領域に配置される)を使用してそれぞれのサンプルについて計測した。3つの連続縦切片の最小および6つの連続縦切片の最大から、それぞれのサンプルについて平均を得た。これは、新たに形成された骨の近似的絶対容量(New Bone Volume Indexとして定義される)を得ることを可能にし、この絶対容量を、それぞれの骨標本について、これらの連続領域測定値の平均(平均値±標準偏差)として与える。New Bone Volume Indexをパーセンテージ比として与え、そして1群あたりPPFを移植した動物から調製した全ての切片の平均として示す。
(統計学的分析)
μmサイズのHA(群A)またはnmサイズのHA(群B)のいずれかを含むPPF処方物の移植に応じて形成される新骨の量における差異を、正常に分布されたサンプルについてANOVA検定を使用することにより、統計的有意差について分析した。テューキー検定を使用して、P値を確立した。クラスカル・ワリス検定を使用して、正常に分布されなかったサンプルを分析した。0.05未満のpレベルを、統計的有意とみなした。
The size of this defect reached a diameter of 4 mm. US Public Health Service guidelines for the care and use of laboratory animals were followed. Sprague Dawley rats weighing approximately 100 g and 28 days old were used as animal models (Charles River Laboratories, Wilmington, MA, USA). Animals were anesthetized using intramuscular injection of ketamine hydrochloride (100 mg / kg) and xylazine (5 mg / kg). The surgical site was shaved and prepared with a solution of Betadine (Povidone iodine) and alcohol (Dura-Prep; 3M Health Care, St. Paul, MN, USA). After surgery, these rats were also given a prophylactic dose of penicillin G (25,000 U / kg) intramuscularly.
Two 4 mm diameter cortical defects were made in the skull of each rat. The animals were grouped into 3 groups with 8 animals per group, and one deficiency was treated with one of the following: PPF formulations containing μm size HA (Group A), nm size HA and PPF ( Group B), or bone matrix with mineral loss (Group C). This second defect was left unhealed and served as a mating control. The group of animals was evaluated at 1 week, 2 weeks, 4 weeks, and 7 weeks after surgery, so a total of 96 animals were included in the study. The PPF formulation was mixed during surgery to be similar in hardness to a paste or putty and then implanted into the prepared skull defect using a spatula. The bone repair material formulation was cured in situ. For implantation in an animal group C, the bone matrix and demineralized (DMB, Grafton Putty TM, Muskuloskeletal Transplant Foundation, Shrewsbury, NJ) was obtained. The implant material was allowed to cure in situ for approximately 5 minutes, and then the soft tissue and skin were closed in layers with resorbable sutures.
(Evaluation method of bone repair material formulation)
After sacrifice, excisional biopsies of the skull and surrounding soft tissue were taken on radiographs. The specimens were then fixed in 10% neutral buffered formalin and decalcified in 4N formic acid. Serial longitudinal sections 5 μm thick were made at 50 μm intervals. Sections were stained with hematoxyli-eosin (H & E). Slides were tested for defect healing by descriptive analysis of resorption activity and new bone formation in cranial defect bones, and for inflammatory responses to bone repair materials. Furthermore, by using a CCD video camera system mounted on a Zeiss microscope (TM-745; PULNiX, Synnyvale, CA, USA), images of serial longitudinal sections of the specimen were obtained and Histomorphometry evaluation of new bone formation according to transplantation of PPF repair material was performed. Images were digitized and analyzed using Image Pro Plus software. The area occupied by new bone within this defect was quantified using H & E stained slides from 2 animals at 1 week, 2 weeks, 4 weeks and 7 weeks. This new bone formation (expressed as a percentage of the original 4 mm defect area compared to each animal's empty control) was converted into three templates, or areas of the target mask (this skull defect and Was measured for each sample using 3) located in three regions over the corresponding opposite region. Averages were obtained for each sample from a minimum of 3 consecutive longitudinal sections and a maximum of 6 consecutive longitudinal sections. This makes it possible to obtain an approximate absolute volume of newly formed bone (defined as New Bone Volume Index), which is the average of these continuous area measurements for each bone specimen. It is given as (mean value ± standard deviation). The New Bone Volume Index is given as a percentage ratio and is shown as the average of all sections prepared from animals transplanted with PPF per group.
(Statistical analysis)
Differences in the amount of new bone formed in response to transplantation of PPF formulations containing either μm size HA (Group A) or nm size HA (Group B), ANOVA test for normally distributed samples Was used to analyze for statistical significance. A Tukey test was used to establish the P value. Samples that were not normally distributed were analyzed using the Kruskal-Wallis test. A p level of less than 0.05 was considered statistically significant.

(結果)
96箇所の実験的移植部位において、インプラント反応の術後の合併症または臨床徴候は存在しなかった。術後期間全体にわたって、骨折または深層感染は観察されなかった。解剖後、そして切開し、組織学的分析および組織形態計測的分析のために包埋する前に、肉眼で検査した。
(result)
There were no postoperative complications or clinical signs of implant response at 96 experimental implantation sites. No fractures or deep infections were observed throughout the postoperative period. After dissection and incision and macroscopic examination before embedding for histological and morphometric analysis.

結果を、表7および表8中に記述した。   The results are described in Table 7 and Table 8.

Figure 2005521440
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全ての移植した標本は、種々の量の新たに形成された骨で充填されていることが見出された。空の欠損部位は、見出されなかった。全てのPPFおよびDMBグラウトされた骨標本を、インタクトなまま回収した。PPFベースの骨修復材料材料の頭蓋骨欠損部位への移植は、回収した標本のいずれにおいても、過剰な肉眼で見える肉芽組織形成の非存在によって証明されるような、全体にわたる良性組織応答を生じた。全ての手術部位は、十分に治癒したようであり、そしてインサイチュで硬化された材料に対する周囲の柔組織の明白な有害反応は存在しなかった。コントロール欠損の全ては、良性らしい柔組織反応を有した。
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All transplanted specimens were found to be filled with various amounts of newly formed bone. An empty defect site was not found. All PPF and DMB grouted bone specimens were collected intact. Implantation of PPF-based bone repair material into the skull defect site produced an overall benign tissue response, as evidenced by the absence of excessive gross granulation tissue formation in any of the recovered specimens. . All surgical sites appeared to heal well and there was no obvious adverse reaction of the surrounding soft tissue to the in-situ hardened material. All of the control deficits had benign soft tissue responses.

(X線写真研究)
種々の追跡時間点での全ての実験的頭蓋骨標本のX線写真分析は、いずれのインプラント材料を使用したかにかかわらず、術後4週目まで、移植部位での骨治療の十分な証拠が存在することを示した。欠損部位内およびその周囲に、放射線光(radiographic lucencies)は存在しなかった。4週目にX線写真は、DMB群においてよりも2つのPPFベースの群において、さらなる骨形成を示した。治癒を受けないまま残されたコントロール欠損において、骨形成の証拠は存在しなかった。光吸収測定を用いて新骨形成の量を半定量的に評価し、この量は、内部ファントムを有するX線写真間で基準化した。この測定は、nmサイズのHAを含むPPFインプラントにおける、最大量の新骨形成を示した。X線写真上で、周囲の柔組織は、外観上は正常であり、全ての移植部位で腫張または流体滞積のあらゆる証拠はなかった。
(X-ray photography research)
X-ray analysis of all experimental skull specimens at different follow-up time points showed sufficient evidence of bone treatment at the implantation site up to 4 weeks after surgery, regardless of which implant material was used. It was shown to exist. There was no radiographic lucities in and around the defect site. At 4 weeks, radiographs showed more bone formation in the two PPF-based groups than in the DMB group. There was no evidence of bone formation in the control defect left unhealed. The amount of new bone formation was evaluated semi-quantitatively using light absorption measurements, and this amount was normalized between radiographs with internal phantoms. This measurement showed the greatest amount of new bone formation in a PPF implant containing nm sized HA. On radiographs, the surrounding parenchyma was normal in appearance and there was no evidence of swelling or fluid retention at all implantation sites.

(組織学的分析)
群Aにおいて、μmサイズHAを含むPPFベースの骨修復材料を移植した。術後1週目および2週目で回収した骨サンプルの組織学的分析は、インサイチュで硬化した骨修復材料の大部分はインタクトなままであることを示した。いくつかの新骨形成が存在し、新骨形成は、求心性の様式でこの欠損の表面から中心方向で起こった。術後4週目および7週目で、このPPFインプラントは、新たに形成された骨によりますます置換されたようであった。このPPFインプラントは、もはやインタクトでなく、そして骨内殖に続く分解が起こったようであった。ほとんどのサンプルにおいて、欠損は治癒されるが、新骨で完全に充填されないことが留意された。
(Histological analysis)
In Group A, a PPF-based bone repair material containing μm size HA was implanted. Histological analysis of bone samples collected at 1 and 2 weeks post-operatively showed that most of the bone repair material hardened in situ remained intact. There were several new bone formations, which occurred centrally from the surface of this defect in an afferent manner. At 4 and 7 weeks post-surgery, the PPF implant appeared to be increasingly replaced by newly formed bone. The PPF implant was no longer intact and it seemed that degradation following bone ingrowth occurred. It was noted that in most samples the defect was healed but not completely filled with new bone.

群Bにおいて、nmサイズのHAを含むPPF骨修復材料を移植した。術後1週目および2週目での組織学的所見は、群Aのサンプルと類似であった。しかし、骨形成は、インプラント周辺に新たに形成された骨柵状織内で達成された骨髄増殖により証明されるような、より明白な初期炎症応答を伴ってより活発であるようだ。術後4週目で、nm−HA/PPFインプラントは、完全に再吸収され、そして新たに形成された骨で置換された。7週目で、頭蓋欠損は、術後4週目で獲得されたサンプルと比較した場合、欠損領域の完全に近い再構築を用いて本質的に治癒した。   In group B, a PPF bone repair material containing nm size HA was implanted. Histological findings at 1 and 2 weeks after surgery were similar to the group A samples. However, bone formation appears to be more active with a more pronounced early inflammatory response, as evidenced by bone marrow proliferation achieved within the newly formed bone palisade around the implant. At 4 weeks post-surgery, the nm-HA / PPF implant was completely resorbed and replaced with newly formed bone. At 7 weeks, the cranial defect was essentially healed using near-perfect reconstruction of the defect area when compared to the sample obtained 4 weeks after surgery.

群Cにおいて、無機質脱落した骨マトリクスを、コントロールの目的のために移植していた。組織学的な観察は、移植され無機質脱落した骨マトリクスが、術後の追跡時間点のいずれでも、明らかに同定されえなかった点で、PPFを移植した群(群AおよびB)とは異なっていた。この材料は、術後1週目と同じくらい初期に再吸収されたようであった。しかし、新骨形成は、術後4週目とおなじくらい初期に留意され、そして術後7週目でより明白であるようであった。完全に近い頭蓋欠損の治癒は、術後7週目で留意された。術後7週目で、全頭蓋欠損は、ゆるくパッキングされた、新たに形成された骨で充填された。   In group C, the mineral-depleted bone matrix was transplanted for control purposes. Histological observations differed from the groups transplanted with PPF (Groups A and B) in that the transplanted and mineral-depleted bone matrix could not be clearly identified at any postoperative follow-up time point. It was. This material appeared to be resorbed as early as the first week after surgery. However, new bone formation was noted as early as 4 weeks after surgery and appeared to be more apparent at 7 weeks after surgery. Near complete cranial defect healing was noted 7 weeks after surgery. Seven weeks after surgery, the entire cranial defect was filled with newly formed bone that was loosely packed.

対照的に、コントロール欠損(ここで、インプラントを配置していない)は、術後4週目まで空のままであった。ドリルで穴を開けた欠損の表面に起源する、いくつかの反応性の骨形成が留意された。術後7週目で、コントロールのドリルで穴を開けた欠損は、4週目のサンプルと類似しているようであり、そして新たに形成された骨で充填されなかった。   In contrast, the control defect (where no implant was placed) remained empty until 4 weeks after surgery. Several reactive bone formations were noted, originating from the surface of the drilled defect. At 7 weeks post-surgery, the control drilled defect appeared similar to the 4 week sample and was not filled with newly formed bone.

これは、組織形態計測的分析によって支持された。New Bone Volume Indexにより表された定量的な容量測定によって、nm−HA/PPFインプラントで処置した実験的欠損は、コントロール欠損(インプラント無し)と比較して最大量の新骨形成(平均値95±17パーセント)(p<0.02)を示した。   This was supported by histomorphometric analysis. By quantitative volume measurement expressed by New Bone Volume Index, experimental defects treated with nm-HA / PPF implants showed a maximum amount of new bone formation (mean value 95 ±) compared to control defects (no implants). 17 percent) (p <0.02).

顎顔面および下顎骨の再構築において、移植片材料での骨空隙の充填は、新骨再生の過程の間中の構造支持の不足に起因して、難しいままである。不飽和ポリエステルポリ(プロピレングリコール−co−フマル酸)(PPF)および2つの異なる型のヒドロキシアパタイトから作った(μmサイズ、またはnmサイズのヒドロキシアパタイト充填剤のいずれか、および発泡性の気泡剤の存在下で架橋した)生体再吸収可能な骨修復材料を調製した。この骨修復材料は、クエン酸および重炭酸ナトリウムの反応の間に二酸化酸素を生成することにより、インビボで多孔性を発達させ、これらの材料の反応は、それぞれ100〜1000μmの孔サイズを有する、制御された孔の生成および拡大を担う。2つの、重要ではない、直径4mmの皮質欠損を、28日齢のSprague Dawleyラットの頭蓋冠において作った。それぞれの動物において、以下の材料の1つを用いて、1つの欠損を処置した:μmサイズのヒドロキシアパタイトを有するPPF処方物、nmサイズのヒドロキシアパタイトを有するPPF、および無機質脱落した骨マトリクス。対合コントロールとして働かせるために、第2の欠損を、治癒を受けないままで残した。それぞれ24頭の動物を含む4セットを、術後1週目、2週目、4週目、および7週目で評価し、それぞれの評価で、それぞれの充填材料で処置した8頭の動物を使用した。対合部位での新骨形成量および炎症性浸潤の存在を分析するために、X線写真技術および組織学的技術を使用した。   In the reconstruction of the maxillofacial and mandible, filling the bone void with the graft material remains difficult due to lack of structural support during the process of new bone regeneration. Of unsaturated polyester poly (propylene glycol-co-fumaric acid) (PPF) and two different types of hydroxyapatite (either μm-sized or nm-sized hydroxyapatite filler, and foaming foam A bioresorbable bone repair material (crosslinked in the presence) was prepared. This bone repair material develops porosity in vivo by generating oxygen dioxide during the reaction of citric acid and sodium bicarbonate, the reactions of these materials each have a pore size of 100-1000 μm, Responsible for controlled pore generation and expansion. Two, unimportant, 4 mm diameter cortical defects were made in the calvaria of 28 day old Sprague Dawley rats. In each animal, one defect was treated with one of the following materials: a PPF formulation with μm sized hydroxyapatite, a PPF with nm sized hydroxyapatite, and a mineral shed bone matrix. To serve as a pairing control, the second defect was left unhealed. Four sets, each containing 24 animals, were evaluated at 1 week, 2 weeks, 4 weeks, and 7 weeks after surgery, with 8 animals treated with each filler material at each evaluation. used. Radiographic and histological techniques were used to analyze the amount of new bone formation and the presence of inflammatory infiltrates at the mating site.

治癒工程の組織学的分析は、コントロール欠損(空のまま残された)と比較した場合、PPF骨修復材料の両処方物を用いた頭蓋骨欠損の治癒がすぐれていることを示した。新たに形成された骨の再構築は、nmサイズのヒドロキシアパタイトを含むPPF処方物を使用してより前進したようであった。これらの所見を、新骨形成の組織形態計測分析によって確証した。炎症性細胞は、1週目の群においてのみ留意され、そして材料の型に関連しなかった。炎症性浸潤は、後者の術後時間で評価された全ての他の群において非存在であった。本研究の結果は、頭蓋骨欠損モデルにおけるこの多孔性のPPFベースの骨修復材料の生体適合特性および骨伝導特性の両方を証明した。   Histological analysis of the healing process showed superior healing of the skull defect using both formulations of PPF bone repair material when compared to the control defect (which was left empty). The remodeling of newly formed bone appeared to be more advanced using a PPF formulation containing nm-sized hydroxyapatite. These findings were confirmed by histomorphometric analysis of new bone formation. Inflammatory cells were noted only in the week 1 group and were not related to the type of material. Inflammatory infiltration was absent in all other groups assessed at the latter postoperative time. The results of this study demonstrated both the biocompatible and osteoconductive properties of this porous PPF-based bone repair material in a skull defect model.

(実施例7.ラットにおける下顎骨欠損の治癒に関する4つのPPF/HA処方物の、二重盲検化され制御される平行研究)
本研究の主題は、ラットに作られた下顎骨欠損の治癒を促進するために局所的に投与した、異形成移植片処方物の効率を評価することであった。
Example 7. Double-blind and controlled parallel study of four PPF / HA formulations for healing of mandibular defects in rats
The subject of this study was to assess the efficiency of dysplastic graft formulations administered topically to promote healing of mandibular defects created in rats.

(材料および方法)
160頭のラットを、1群32頭の動物で、5群に無作為化した:ポジティブコントロール群および4つの試験群。全ての群に異なる処置を割り当てた。0日目に、それぞれの動物の健康状態を調べた。次いで、これらの動物の体重を計り、無作為化し、そして番号付けした。手術を実行した。標本を、4つの時間点(1週目、2週目、4週目および7週目)で集めた。
(Materials and methods)
160 rats were randomized into 5 groups with 32 animals per group: positive control group and 4 test groups. All groups were assigned different treatments. On day 0, the health status of each animal was examined. These animals were then weighed, randomized and numbered. Surgery was performed. Specimens were collected at 4 time points (week 1, week 2, week 4 and week 7).

動物の体重を計り、次いで、塩酸ケタミン(100mg/kg)およびキシラジン(5mg/kg)の単回腹腔注射で麻酔した。下顎骨枝を、右側および左側に関して左右対称に曝露した。それぞれの動物において、ロータリー・ドリルを使用して4mmの穴を開けることにより、下顎骨欠損をそれぞれの側において作った。欠損をリンガーラクテートで洗浄した。全ての動物において、この左側の欠損を処置しなかった。群1の右側の欠損を、Musculoskeletal Transplant FoundationからのGrafton Putty(登録商標)として市販される、無機質脱落したヒト骨マトリクスでパッキングした。群2、3、および4の右側の欠損を、3つのPPFベースの処方物のうちの1つでパッキングし、群5を自己移植片のみでパッキングした。結節縫合を使用して、切開を閉鎖した。この領域を清潔にし、そして創傷治癒用液体で覆った。このラットに、腹腔予防用量のペニシリンG(25,000U/kg)を与えた。手術から1時間後、それぞれのラットは、ブプレノルフィンの腹腔用量(0.05mg/kg)を受けた。   Animals were weighed and then anesthetized with a single intraperitoneal injection of ketamine hydrochloride (100 mg / kg) and xylazine (5 mg / kg). Mandibular branches were exposed symmetrically with respect to the right and left sides. In each animal, a mandibular defect was created on each side by drilling a 4 mm hole using a rotary drill. The defect was washed with Ringer lactate. In all animals, this left defect was not treated. The defect on the right side of group 1 was packed with mineral-shedded human bone matrix, commercially available as Grafton Putty® from Musculoskeleton Transplant Foundation. The defects on the right side of Groups 2, 3, and 4 were packed with one of three PPF-based formulations, and Group 5 was packed with autograft only. The incision was closed using a knot suture. This area was cleaned and covered with a wound healing liquid. The rats were given a peritoneal prophylactic dose of penicillin G (25,000 U / kg). One hour after surgery, each rat received an intraperitoneal dose of buprenorphine (0.05 mg / kg).

それぞれの群から8頭の動物を、術後1週目、2週目、4週目、および7週目で屠殺した。標本を生理食塩水に浸したガーゼに包み、そして評価のために治験依頼者に送った。   Eight animals from each group were sacrificed at 1 week, 2 weeks, 4 weeks, and 7 weeks after surgery. The specimens were wrapped in gauze soaked in saline and sent to the sponsor for evaluation.

被験材料(上述するように組織化した、HA粒子を含む架橋したPPF)を、Cambridge Scientific、Inc.からの技術者によって調製させた。被験材料を、右側の下顎骨に作った欠損中へ、低い粘度で徐々(2分以内の混合)にパッキングした。ポジティブコントロールの群において、粉末と生理食塩水との組み合わせにより、無機質脱落したヒト骨マトリクス(Musculoskeletal Transplant FoundationからのGrafton Putty(登録商標))を高粘度のスラリーに混合し、次いで、わずかなオーバーフィルを有する欠損内にパッキングした。この欠損を、この試験インプラント材料の配置から5分後に閉鎖した。切開を、結節縫合で閉鎖した。   Test materials (crosslinked PPF containing HA particles, organized as described above) were obtained from Cambridge Scientific, Inc. Prepared by a technician from The test material was packed slowly (mixed within 2 minutes) with low viscosity into a defect made in the right mandible. In a group of positive controls, a combination of powder and saline was used to mix mineral-depleted human bone matrix (Grafton Putty® from Musculoskeleton Transplant Foundation) into a high viscosity slurry and then a slight overfill. Packed in a defect with The defect was closed 5 minutes after placement of the test implant material. The incision was closed with a nodule suture.

切片化した下顎骨(1フィルムあたり2)を、Kodak Occusalフィルム上の外側に置いた。X線写真を撮影した。左および右の欠損のX線写真を処置については盲検にし、そしてx軸およびy軸にそって測定した。x軸およびy軸の測定値の平均値を計算し、そして総面積を計算した。総面積をグラフ化した。左の欠損と右の欠損との間のパーセント差を計算し、そしてグラフ化した。   Sectioned mandibles (2 per film) were placed on the outside on Kodak Occusal film. Radiographs were taken. Radiographs of the left and right defects were blinded for treatment and measured along the x and y axes. The average of the x-axis and y-axis measurements was calculated and the total area was calculated. The total area was graphed. The percent difference between the left defect and the right defect was calculated and graphed.

(結果)
それぞれの被験材料についての平均下顎骨欠損面積を決定した。左側の欠損(未処置のコントロール)および右側の欠損(試験インプラント)の平均面積を決定し、そしてこれは、4週目での100%自己移植片とそのコントロールとの間の有意差(p<0.001)および4週目での75%PPF/HA+25%自己移植片とそのコントロールとの間の有意差(p=0.007)を示した。
(result)
The average mandibular defect area for each test material was determined. The average area of the left defect (untreated control) and right defect (test implant) was determined and this was significant difference between 100% autograft and its control at week 4 (p < 0.001) and a significant difference (p = 0.007) between the 75% PPF / HA + 25% autograft and its control at 4 weeks.

未処置の欠損および同じ下顎骨由来の無機質脱落した骨を受ける欠損についての面積のプロットを、円の方程式(πr)の面積を使用してx軸およびy軸の平均値から計算した。群の平均値およびこの平均値の標準偏差(SEM)を、それぞれの週について計算した。このプロットは、未処置の欠損領域および無機質脱落した骨を受ける欠損について面積を示す。 Area plots for untreated defects and defects that received mineral deciduous bone from the same mandible were calculated from the mean values of the x and y axes using the area of the circle equation (πr 2 ). The group mean and the standard deviation (SEM) of this mean were calculated for each week. This plot shows the area for untreated defect areas and defects that receive mineral-depleted bone.

PPF/HA処方物で処置した下顎骨欠損面積を決定した。未処置欠損および同じ下顎骨由来の100%PPF/HAを受ける欠損についての面積を、円の方程式(πr)の面積を使用してx軸およびy軸の平均値から計算した。群の平均値およびこの平均値の標準偏差(SEM)を、未処置欠損および100%PPF/HAを受ける欠損について、それぞれの週に関して計算した。図5は、未処置欠損および25%PPF/HA−75%自己移植片を受ける欠損のための欠損面積および未処置欠損および100%自己移植片を受ける欠損について欠損面積を比較する。t検定は、未処置欠損面積が、4週目で100%自己移植片を移植した欠損の面積より有意に小さい(p<0.001)ことを示す。未処置欠損および75%PPF/HA−25%自己移植片を受けた欠損についての面積を比較した。t検定は、未処置欠損面積が、4週目で100%自己移植片を移植した欠損の面積より有意に小さい(p=0.007)ことを示した。これらの結果は、この4つの試験群のうちの未処置(ネガティブ)コントロールは、1週目での無機質脱落した骨および100%PPF/HAを除いて、統計的に等しいことを証明する。これらの結果は、PPF/HAの混合物は、自己移植片のあるなしに拘わらず、100%自己移植片での処置と類似の速度で治癒を達成することを示す。 Mandibular defect area treated with PPF / HA formulation was determined. The area for the untreated defect and the defect receiving 100% PPF / HA from the same mandible was calculated from the average of the x and y axes using the area of the circle equation (πr 2 ). Group mean and standard deviation (SEM) of this mean were calculated for each week for the untreated defect and the defect receiving 100% PPF / HA. FIG. 5 compares the defect area for untreated defects and defects receiving 25% PPF / HA-75% autografts and defect areas for untreated defects and defects receiving 100% autografts. The t-test shows that the untreated defect area is significantly smaller (p <0.001) than the defect area transplanted with 100% autograft at 4 weeks. Areas for untreated defects and defects that received 75% PPF / HA-25% autografts were compared. The t-test showed that the untreated defect area was significantly smaller (p = 0.007) than the area of the defect transplanted with 100% autograft at 4 weeks. These results demonstrate that the untreated (negative) controls of the four test groups are statistically equal, except for the mineral depleted bone and 100% PPF / HA at week 1. These results show that the PPF / HA mixture achieves healing at a rate similar to treatment with 100% autograft with or without autograft.

(実施例8.頭蓋骨欠損の修復)
頭蓋骨欠損を修復するための類似の研究を実行した。
(Example 8. Repair of skull defect)
A similar study was carried out to repair the skull defect.

(方法)
それぞれの動物において、確立した動物モデルを使用して、2つの頭蓋骨欠損を作った。手術の前に、塩酸ケタミン(100mg/kg)およびキシラジン(5mg/kg)の腹腔内注射により、動物に麻酔した。手術部位を剃毛し、そしてBetadine(ポビドンヨード)およびアルコール(Dura−Prep;3M Health Care、St.Paul、MD、USA)の溶液で磨いた。ラットの頭蓋後部に3cmの縦切開を作ることにより、この頭蓋冠を露出した。骨膜を剥ぎ取り、そして2つの直径4mmの十分な厚みの骨穴を、ロータリー・ドリルを使用した類似サイズの骨円盤の除去により、平行して作り、そして乳酸化リンガー溶液で洗浄した。止血が達成された後、移植を開始した。全ての動物において、左側の欠損は、未処置であった。右側欠損は、インプラントを受けた。柔組織および皮膚を、断続性の吸収性縫合糸を用いて、層状に閉鎖した。これらのラットに、腹腔予防用量のペニシリンG(25,000U/kg)を与えた。手術から1時間後に、鎮痛薬としてブプレノルフィン(0.05mg/kg)を筋内投与した。
(Method)
In each animal, two skull defects were created using an established animal model. Prior to surgery, animals were anesthetized by intraperitoneal injection of ketamine hydrochloride (100 mg / kg) and xylazine (5 mg / kg). The surgical site was shaved and polished with a solution of Betadine (Povidone iodine) and alcohol (Dura-Prep; 3M Health Care, St. Paul, MD, USA). The calvaria was exposed by making a 3 cm longitudinal incision in the rat cranium. The periosteum was peeled off and two 4 mm diameter full-thickness bone holes were made in parallel by removal of similarly sized bone discs using a rotary drill and washed with lactated Ringer's solution. Transplantation began after hemostasis was achieved. In all animals, the left defect was untreated. The right defect received the implant. The soft tissue and skin were closed in layers with intermittent absorbable sutures. These rats were given a peritoneal prophylactic dose of penicillin G (25,000 U / kg). One hour after the operation, buprenorphine (0.05 mg / kg) was intramuscularly administered as an analgesic.

(結果)
以下の結果が得られた:
無機質脱落した骨で充填した欠損面積は、1週目では、そのコントロールの欠損面積より8.2%小さい。無機質脱落した骨で充填した欠損面積は、2週目では、そのコントロールの欠損領域より0.7%大きい。無機質脱落した骨で充填した欠損領域は、4週目では、そのコントロールの欠損領域より56.1%小さい。無機質脱落した骨で充填した欠損領域は、7週目では、そのコントロールの欠損領域より117.8%小さい。
(result)
The following results were obtained:
The defect area filled with mineral-depleted bone is 8.2% smaller than the control defect area in the first week. The defect area filled with mineral-depleted bone is 0.7% larger than the control defect area at 2 weeks. The defect area filled with mineral-depleted bone is 56.1% smaller at 4 weeks than the control defect area. The defect area filled with mineral-depleted bone is 117.8% smaller than the control defect area at week 7.

PPF/μm HAで充填した欠損領域は、1週目では、そのコントロールの欠損より30.7%小さい。PPF/μm HAで充填した欠損領域は、2週目では、そのコントロールの欠損より29.4%小さい。PPF/μm HAで充填した欠損領域は、4週目では、そのコントロールの欠損より150.6%小さい。PPF/μm HAで充填した欠損領域は、7週目では、そのコントロールの欠損より307.4%大きい。   The defect area filled with PPF / μm HA is 30.7% smaller at week 1 than its control defect. The defect area filled with PPF / μm HA is 29.4% smaller than the control defect at 2 weeks. The defect area filled with PPF / μm HA is 150.6% smaller than the control defect at 4 weeks. The defect area filled with PPF / μm HA is 307.4% larger than the control defect at 7 weeks.

PPF/nm HAで充填した欠損面積は、1週目では、そのコントロールの欠損より23.6%小さい。PPF/nm HAで充填した欠損面積は、2週目では、そのコントロールの欠損より30.5%小さい。PPF/nm HAで充填した欠損面積は、4週目では、そのコントロールの欠損より123.0%小さい。PPF/nm HAで充填した欠損面積は、7週目では、そのコントロールの欠損より30.4%小さい。2週目で、PPF/nm HAで充填した欠損 対 未処置欠損中の欠損面積において、有意な差が存在した(p=0.004)。2週目で、PPF/nm HAで充填した欠損 対 無機質脱落した骨で充填した欠損間の欠損面積において、有意な差が存在した(p=0.014)。   The defect area filled with PPF / nm HA is 23.6% smaller at week 1 than the defect in the control. The defect area filled with PPF / nm HA is 30.5% smaller at week 2 than the defect in the control. The defect area filled with PPF / nm HA is 123.0% smaller than the control defect at 4 weeks. The defect area filled with PPF / nm HA is 30.4% smaller than the control defect at 7 weeks. At week 2, there was a significant difference in defect area in defects filled with PPF / nm HA versus untreated defects (p = 0.004). At week 2, there was a significant difference in the defect area between defects filled with PPF / nm HA versus defects filled with mineral-shedded bone (p = 0.014).

図1は、軸方向への圧縮の間の、無傷の運動セグメントを基準にした不完全な負荷および硬さを要約する。図3.CSI−02.下顎骨欠損領域。未処置の欠損の領域および同じ下顎骨から無機質脱落された骨を受容する欠損は、x軸およびy軸の平均値から、円の方程式(πr)の領域を使用して計算された。群の平均および標準偏差(SEM)は、各週計算された。このプロットは、未処置および無機質脱落骨を受容する欠損のための領域を示す。FIG. 1 summarizes incomplete loading and stiffness relative to an intact motion segment during axial compression. FIG. CSI-02. Mandibular defect area. The area of the untreated defect and the defect that received bone that had been mineralized from the same mandible were calculated from the mean values of the x-axis and y-axis using the area of the circular equation (πr 2 ). Group means and standard deviations (SEM) were calculated each week. This plot shows the area for defects that receive untreated and mineral deciduous bone.

Claims (32)

骨修復のための生体再吸収可能な骨伝導性組成物であって、以下:
a)生体再吸収可能なポリマー
b)生体適合性のミクロ充填剤またはナノ充填剤;および
c)孔または孔生成材料、
を含む、組成物。
A bioresorbable osteoconductive composition for bone repair, comprising:
a) a bioresorbable polymer b) a biocompatible micro- or nano-filler; and c) a pore or pore-generating material,
A composition comprising:
請求項1に記載の組成物であって、ここで、前記充填剤が、金属、炭酸カルシウム、炭素、バイオセラミック、および合成材料からなる群から選択される、組成物。 2. The composition of claim 1, wherein the filler is selected from the group consisting of metals, calcium carbonate, carbon, bioceramics, and synthetic materials. 請求項1に記載の組成物であって、ここで、前記充填剤が、バイオセラミックである、組成物。 2. The composition of claim 1, wherein the filler is a bioceramic. 請求項1に記載の組成物であって、ここで、前記充填剤が、ヒドロキシアパタイトである、組成物。 The composition of claim 1, wherein the filler is hydroxyapatite. 請求項1に記載の組成物であって、ここで、前記充填剤が、金属である、組成物。 The composition of claim 1, wherein the filler is a metal. 請求項5に記載の組成物であって、ここで、前記生体再吸収可能なポリマーが、ポリ(L−乳酸)、ポリ(D L−乳酸)、ポリ(D L−乳酸−co−グリコール酸)、ポリ(グリコール酸)、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリオルトエステル、ポリ無水物、ポリジオキサノン、共ポリ(エーテル−エステル)、ポリアミドポリラクトン、およびクエン酸、イソクエン酸、シス−アコニット酸、α−ケトグルタル酸、コハク酸、リンゴ酸、オキサロ酢酸およびフマル酸からなる群から選択される酸から生成されるポリエステルならびにそれらの組み合わせからなる群から選択される、組成物。 6. The composition according to claim 5, wherein the bioresorbable polymer is poly (L-lactic acid), poly (DL-lactic acid), poly (DL-lactic acid-co-glycolic acid). ), Poly (glycolic acid), poly (ε-caprolactone), polyorthoester, polyanhydride, polydioxanone, copoly (ether-ester), polyamide polylactone, and citric acid, isocitric acid, cis-aconitic acid, α -A composition selected from the group consisting of polyesters produced from acids selected from the group consisting of ketoglutaric acid, succinic acid, malic acid, oxaloacetic acid and fumaric acid, and combinations thereof. 請求項6に記載の組成物であって、ここで、前記生体再吸収可能なポリマーが、架橋剤を用いて架橋可能であるポリエステルである、組成物。 7. The composition of claim 6, wherein the bioresorbable polymer is a polyester that is crosslinkable using a crosslinker. 請求項7に記載の組成物であって、ここで、前記生体再吸収可能なポリマーが、ポリ(プロピレングリコール−フマル酸)である、組成物。 8. The composition of claim 7, wherein the bioresorbable polymer is poly (propylene glycol-fumaric acid). 請求項8に記載の組成物であって、ここで、前記架橋剤が、ビニルピロリドンおよびメチルメタクリル酸塩からなる群から選択される、組成物。 9. A composition according to claim 8, wherein the cross-linking agent is selected from the group consisting of vinyl pyrrolidone and methyl methacrylate. 請求項9に記載の組成物であって、ここで、前記架橋剤が、ビニルピロリドンである、組成物。 10. The composition of claim 9, wherein the cross-linking agent is vinyl pyrrolidone. 請求項1に記載の組成物であって、100ミクロンと1000ミクロンとの間の範囲にある孔を含む、組成物。 2. The composition of claim 1, comprising pores in the range between 100 microns and 1000 microns. 孔形成剤を含む請求項1に記載の組成物であって、ここで、前記孔または孔生成材料が発砲剤である、組成物。 The composition of claim 1 comprising a pore former, wherein the pore or pore-generating material is a foaming agent. 請求項12に記載の組成物であって、ここで、前記発砲剤が、カーボネートおよび酸である、組成物。 13. A composition according to claim 12, wherein the foaming agent is a carbonate and an acid. 孔形成剤を含む請求項1に記載の組成物であって、該孔形成剤が、前記ポリマーについて、非溶媒を用いて浸出可能である粒子および炭酸アンモニウムからなる群から選択される、組成物。 2. The composition of claim 1 comprising a pore-forming agent, wherein the pore-forming agent is selected from the group consisting of particles and ammonium carbonate that are leached for the polymer using a non-solvent. . 請求項1に記載の組成物であって、充填剤としてポリ(プロピレングリコールフマル酸)およびヒアルロン酸粒子を含む、組成物。 The composition of claim 1, comprising poly (propylene glycol fumaric acid) and hyaluronic acid particles as fillers. 請求項1に記載の組成物であって、さらに、生物学的に活性な材料を含む、組成物。 The composition of claim 1, further comprising a biologically active material. 請求項1に記載の組成物であって、さらに、同種移植片、自己移植片、異種移植片および無機質脱落骨からなる群から選択される移植片材料を含む、組成物。 The composition of claim 1, further comprising a graft material selected from the group consisting of allografts, autografts, xenografts and mineral deciduous bone. 請求項16に記載の組成物であって、ここで、前記生物学的に活性な材料が、細胞および治療剤からなる群から選択される、組成物。 17. The composition of claim 16, wherein the biologically active material is selected from the group consisting of cells and therapeutic agents. 請求項18に記載の組成物であって、前記生物学的に活性な材料が、増殖因子、抗生材料、抗ウイルス剤、抗真菌薬、免疫刺激剤、および免疫抑制剤からなる群から選択される治療剤である、組成物。 19. The composition of claim 18, wherein the biologically active material is selected from the group consisting of growth factors, antibiotic materials, antiviral agents, antifungal agents, immunostimulatory agents, and immunosuppressive agents. A composition which is a therapeutic agent. 請求項1に記載の組成物であって、ここで、前記組成物が、足場の形態である、組成物。 2. The composition of claim 1, wherein the composition is in the form of a scaffold. 請求項1に記載の組成物であって、ここで、前記組成物が、さらに繊維または他の構造支持体を含む、組成物。 2. The composition of claim 1, wherein the composition further comprises a fiber or other structural support. 請求項1に記載の組成物であって、骨修復または骨再生のための部位へ移植するためのインプラントへと形成されている、組成物。 2. A composition according to claim 1, wherein the composition is formed into an implant for implantation into a site for bone repair or bone regeneration. 骨修復または骨再生のための方法であって、以下:
それらを必要とする部位へ組成物を提供する工程、
を包含し、ここで、該組成物が、
a)生体再吸収可能なポリマー
b)生体適合性のミクロ充填剤またはナノ充填剤;および
c)孔または請求項1〜22のうちのいずれか1項によって規定されるような孔生成材料、
を含む、方法。
A method for bone repair or regeneration, comprising:
Providing the composition to the site where they are needed,
Wherein the composition is
a) a bioresorbable polymer b) a biocompatible micro- or nano-filler; and c) a pore or a pore-generating material as defined by any one of claims 1-22.
Including a method.
請求項23に記載の方法であって、ここで、前記組成物が、歯周部の修復または再生のための部位に移植される、方法。 24. The method of claim 23, wherein the composition is implanted at a site for periodontal repair or regeneration. 請求項18に記載の方法であって、ここで、前記組成物が、歯槽の修復または再生のための部位に移植される、方法。 19. The method of claim 18, wherein the composition is implanted at a site for alveolar repair or regeneration. 請求項18に記載の方法であって、ここで、前記組成物が、上顎骨の修復または再生のための部位に移植される、方法。 19. The method of claim 18, wherein the composition is implanted at a site for repair or regeneration of the maxilla. 請求項19に記載の方法であって、ここで、前記組成物が、歯周部の再生のための部位に移植され、ここで、該移植する工程が、以下:
歯周部インプラントを哺乳動物被験体の歯骨隆起上に挿入する工程を包含し、さらに:
a)該骨隆起を覆う組織内に切開を作る工程;
b)該組織が該骨隆起から分離するように、該組織にトンネルを作る工程;
c)該組織の下に、歯周再生システムを注入する工程;
d)該インプラントの2つの部分をともに固定する工程;
e)該切開を縫合する工程;および
f)骨膜下インプラントシステムを挿入する工程、
を包含する、方法。
21. The method of claim 19, wherein the composition is implanted at a site for periodontal regeneration, wherein the implanting step comprises:
Inserting a periodontal implant onto a ridge of a mammalian subject, further comprising:
a) making an incision in the tissue covering the bone ridge;
b) tunneling the tissue such that the tissue separates from the bone ridge;
c) injecting a periodontal regeneration system under the tissue;
d) fixing the two parts of the implant together;
e) suturing the incision; and f) inserting a subperiosteal implant system;
Including the method.
請求項27に記載の方法であって、生体活性剤を前記組成物とともに投与する工程、治療上有効な量の増殖因子を、前記歯周再生システムに直接適用する工程を包含する、方法。 28. The method of claim 27, comprising administering a bioactive agent with the composition, and applying a therapeutically effective amount of a growth factor directly to the periodontal regeneration system. 請求項28に記載の方法であって、ここで、前記増殖因子が、2つのβ鎖を有する形態の血小板由来増殖因子(PDGF−BB)、α鎖およびβ鎖を有する形態の血小板由来増殖因子(PDGF−AB)、IGF−I、およびTGF−βからなる群から選択される1つ以上の因子である、方法。 30. The method of claim 28, wherein the growth factor is a platelet-derived growth factor in the form having two beta chains (PDGF-BB), a platelet-derived growth factor in the form having an alpha chain and a beta chain. (PDGF-AB), IGF-I, and a method that is one or more factors selected from the group consisting of TGF-β. 請求項23に記載の方法であって、ここで、前記組成物が、移植前に補綴インプラントへと形成される、方法。 24. The method of claim 23, wherein the composition is formed into a prosthetic implant prior to implantation. 請求項23に記載の方法であって、ここで、前記組成物が、骨移植片増量剤を形成する、方法。 24. The method of claim 23, wherein the composition forms a bone graft extender. 請求項31に記載の方法であって、ここで、前記組成物が、移植片材料を含む、方法。
32. The method of claim 31, wherein the composition comprises a graft material.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010032502A (en) * 2008-06-26 2010-02-12 Okayama Univ Bone quality inspection method for maxillofacial implant treatment
WO2010119897A1 (en) * 2009-04-17 2010-10-21 Hoya株式会社 Calcium phosphate cement composite for bone filling, and kit thereof
WO2010119953A1 (en) * 2009-04-17 2010-10-21 Hoya株式会社 Calcium phosphate cement composite for bone filling, and kit thereof
JP2011511808A (en) * 2008-02-07 2011-04-14 バイオミメティック セラピューティクス, インコーポレイテッド Compositions and methods for callus extension
JP2012519517A (en) * 2009-03-06 2012-08-30 プロミミック エービー Generation of moldable bone substitute

Families Citing this family (97)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7621950B1 (en) 1999-01-27 2009-11-24 Kyphon Sarl Expandable intervertebral spacer
US6458162B1 (en) * 1999-08-13 2002-10-01 Vita Special Purpose Corporation Composite shaped bodies and methods for their production and use
DE10032220A1 (en) 2000-07-03 2002-01-24 Sanatis Gmbh Magnesium ammonium phosphate cements, their manufacture and use
ES2256039T3 (en) * 2000-09-12 2006-07-16 Zakrytoe Aktsionernoe Obschestvo Ostim PREPARATION FOR TREATMENT OF DISEASES OF OSEOS FABRICS THAT INCLUDES HYDROXIAPATITO.
US7273523B2 (en) 2002-06-07 2007-09-25 Kyphon Inc. Strontium-apatite-cement-preparations, cements formed therefrom, and uses thereof
WO2004014452A2 (en) * 2002-08-12 2004-02-19 Osteotech, Inc. Synthesis of a bone-polymer composite material
DE10243132B4 (en) * 2002-09-17 2006-09-14 Biocer Entwicklungs Gmbh Anti-infective, biocompatible titanium oxide coatings for implants and methods of making them
US7270813B2 (en) * 2002-10-08 2007-09-18 Osteotech, Inc. Coupling agents for orthopedic biomaterials
AU2003297929B8 (en) * 2002-12-12 2009-06-11 Warsaw Orthopedic, Inc. Formable and settable polymer bone composite and method of production thereof
US20050251267A1 (en) * 2004-05-04 2005-11-10 John Winterbottom Cell permeable structural implant
US7393493B2 (en) * 2003-02-27 2008-07-01 A Enterprises, Inc. Crosslinkable polymeric materials and their applications
US20060052471A1 (en) * 2003-02-27 2006-03-09 A Enterprises, Inc. Initiators and crosslinkable polymeric materials
US7375077B2 (en) * 2003-09-19 2008-05-20 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois In vivo synthesis of connective tissues
EP1680089B1 (en) * 2003-10-22 2013-09-11 Lidds AB Composition comprising biodegradable hydrating ceramics for controlled drug delivery
CN100436307C (en) * 2003-11-07 2008-11-26 中国科学院上海硅酸盐研究所 Hydroxyapatite / carbon nanometer tube nanometer compound powder body and in-situ synthetic method
EP1701672A4 (en) * 2003-12-19 2011-04-27 Osteotech Inc Tissue-derived mesh for orthopedic regeneration
GB0329654D0 (en) 2003-12-23 2004-01-28 Smith & Nephew Tunable segmented polyacetal
US8012210B2 (en) 2004-01-16 2011-09-06 Warsaw Orthopedic, Inc. Implant frames for use with settable materials and related methods of use
US7189263B2 (en) * 2004-02-03 2007-03-13 Vita Special Purpose Corporation Biocompatible bone graft material
US7189409B2 (en) 2004-03-09 2007-03-13 Inion Ltd. Bone grafting material, method and implant
JP4831559B2 (en) * 2004-03-30 2011-12-07 独立行政法人産業技術総合研究所 Nanoapatite phantom and its use
US7758896B2 (en) * 2004-04-16 2010-07-20 University Of Massachusetts Porous calcium phosphate networks for synthetic bone material
MXPA06012420A (en) 2004-04-27 2007-03-28 Kyphon Inc Bone substitute compositions and method of use.
EP1750768A2 (en) 2004-05-10 2007-02-14 Robert F. Hofmann Use of targeted oxidative therapeutic formulation in bone regeneration
EP1763703A4 (en) 2004-05-12 2010-12-08 Massachusetts Inst Technology Manufacturing process, such as three-dimensional printing, including solvent vapor filming and the like
DE102004025030A1 (en) * 2004-05-18 2005-12-15 S&C Polymer Silicon- und Composite-Spezialitäten GmbH Nano-apatite fillers containing curable restorative materials
US9220595B2 (en) 2004-06-23 2015-12-29 Orthovita, Inc. Shapeable bone graft substitute and instruments for delivery thereof
US7473678B2 (en) 2004-10-14 2009-01-06 Biomimetic Therapeutics, Inc. Platelet-derived growth factor compositions and methods of use thereof
EP1877000B1 (en) * 2005-03-23 2012-10-17 Mayo Foundation For Medical Education And Research Photocrosslinkable oligo(poly (ethylene glycol) fumarate) hydrogels for cell and drug delivery
WO2006119789A1 (en) * 2005-05-11 2006-11-16 Synthes System and implant for ligament reconstrction or bone reconstruction
JP4975741B2 (en) * 2005-05-26 2012-07-11 ジマー デンタル, インコーポレイテッド Artificial dental prosthesis
US20060287732A1 (en) * 2005-06-20 2006-12-21 Pezeshkian Alex A Maxillary sinus bone augmentation with resorbable bone pack
WO2007008927A2 (en) * 2005-07-12 2007-01-18 University Of South Carolina Bioresorbable composition for repairing skeletal tissue
US7651701B2 (en) * 2005-08-29 2010-01-26 Sanatis Gmbh Bone cement composition and method of making the same
US8562346B2 (en) 2005-08-30 2013-10-22 Zimmer Dental, Inc. Dental implant for a jaw with reduced bone volume and improved osseointegration features
CN100334967C (en) * 2005-09-02 2007-09-05 中国海洋大学 Compound phagostimulant for Chinese shrimp
EP1931401A2 (en) * 2005-09-09 2008-06-18 University of Arkansas at Little Rock System and method for tissue generation and bone regeneration
US9763788B2 (en) 2005-09-09 2017-09-19 Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Bone regeneration using biodegradable polymeric nanocomposite materials and applications of the same
US8936805B2 (en) 2005-09-09 2015-01-20 Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Bone regeneration using biodegradable polymeric nanocomposite materials and applications of the same
EP1937187A4 (en) * 2005-10-19 2012-05-30 Entpr Inc A Curable bone substitute
DE102005053705A1 (en) * 2005-11-10 2007-05-16 S & C Polymer Silicon & Compos Nano-crystalline alkaline earth metal-containing restorative materials
US20070118218A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-24 Hooper David M Facet joint implant and procedure
US8147860B2 (en) * 2005-12-06 2012-04-03 Etex Corporation Porous calcium phosphate bone material
US8690957B2 (en) 2005-12-21 2014-04-08 Warsaw Orthopedic, Inc. Bone graft composition, method and implant
US20070148251A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Hossainy Syed F A Nanoparticle releasing medical devices
WO2007071242A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Aalborg Universitet Method for constructing a product exposed to load, especially a biomedical joint implant comprising nanocomposites
EP1976460A4 (en) 2006-01-19 2012-06-20 Warsaw Orthopedic Inc Injectable and moldable bone substitute materials
AU2007207495A1 (en) 2006-01-19 2007-07-26 Warsaw Orthopedic, Inc. Porous osteoimplant
WO2007092622A2 (en) 2006-02-09 2007-08-16 Biomimetic Therapeutics, Inc. Compositions and methods for treating bone
US7754005B2 (en) * 2006-05-02 2010-07-13 Kyphon Sarl Bone cement compositions comprising an indicator agent and related methods thereof
US7507286B2 (en) * 2006-06-08 2009-03-24 Sanatis Gmbh Self-foaming cement for void filling and/or delivery systems
EP2040765A2 (en) * 2006-06-29 2009-04-01 Orthovita, INC. Bioactive bone graft substitute
US9161967B2 (en) 2006-06-30 2015-10-20 Biomimetic Therapeutics, Llc Compositions and methods for treating the vertebral column
JP5484047B2 (en) 2006-06-30 2014-05-07 バイオミメティック セラピューティクス, エルエルシー PDGF-biomatrix composition and method for treating rotator cuff injury
US20080075788A1 (en) * 2006-09-21 2008-03-27 Samuel Lee Diammonium phosphate and other ammonium salts and their use in preventing clotting
US20080195223A1 (en) * 2006-11-03 2008-08-14 Avram Allan Eddin Materials and Methods and Systems for Delivering Localized Medical Treatments
WO2008057600A2 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Kci Licensing Inc. Porous bioresorbable dressing conformable to a wound and methods of making same
EP2120745B1 (en) 2006-11-30 2010-12-29 Smith & Nephew, Inc. Fiber reinforced composite material
US9815240B2 (en) 2007-04-18 2017-11-14 Smith & Nephew, Inc. Expansion moulding of shape memory polymers
US9000066B2 (en) 2007-04-19 2015-04-07 Smith & Nephew, Inc. Multi-modal shape memory polymers
WO2008130954A2 (en) 2007-04-19 2008-10-30 Smith & Nephew, Inc. Graft fixation
US20080269897A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-30 Abhijeet Joshi Implantable device and methods for repairing articulating joints for using the same
US20080268056A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-30 Abhijeet Joshi Injectable copolymer hydrogel useful for repairing vertebral compression fractures
WO2009013752A2 (en) * 2007-07-25 2009-01-29 Depuy Spine, Inc. Expandable bone filler materials and methods of using same
US20090036564A1 (en) * 2007-08-03 2009-02-05 Feng-Huei Lin Bio-Degenerable Bone Cement and Manufacturing Method thereof
US20090061389A1 (en) 2007-08-30 2009-03-05 Matthew Lomicka Dental implant prosthetic device with improved osseointegration and shape for resisting rotation
US7968616B2 (en) * 2008-04-22 2011-06-28 Kyphon Sarl Bone cement composition and method
EP2127689A1 (en) * 2008-05-27 2009-12-02 RevisiOs B.V. i.o. Novel homogenous osteoinductive nanocomposites
US20090297603A1 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 Abhijeet Joshi Interspinous dynamic stabilization system with anisotropic hydrogels
US8899982B2 (en) 2008-07-02 2014-12-02 Zimmer Dental, Inc. Implant with structure for securing a porous portion
US9095396B2 (en) 2008-07-02 2015-08-04 Zimmer Dental, Inc. Porous implant with non-porous threads
US8562348B2 (en) 2008-07-02 2013-10-22 Zimmer Dental, Inc. Modular implant with secured porous portion
MX2011002555A (en) 2008-09-09 2011-08-03 Biomimetic Therapeutics Inc Platelet-derived growth factor compositions and methods for the treatment of tendon and ligament injuries.
WO2010033860A1 (en) * 2008-09-18 2010-03-25 The Curators Of The University Of Missouri Bionanocomposite for tissue regeneration and soft tissue repair
US20100114314A1 (en) 2008-11-06 2010-05-06 Matthew Lomicka Expandable bone implant
US9296846B2 (en) * 2008-12-18 2016-03-29 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Porous polymer coating for tooth whitening
US9707058B2 (en) 2009-07-10 2017-07-18 Zimmer Dental, Inc. Patient-specific implants with improved osseointegration
WO2011030185A1 (en) * 2009-09-12 2011-03-17 Inanc Buelend Cell-guiding fibroinductive and angiogenic scaffolds for periodontal tissue engineering
US8602782B2 (en) 2009-11-24 2013-12-10 Zimmer Dental, Inc. Porous implant device with improved core
CN102639073B (en) * 2009-11-30 2015-07-08 斯恩蒂斯有限公司 Expandable implant
US8729171B2 (en) * 2010-01-22 2014-05-20 Wayne State University Supercritical carbon-dioxide processed biodegradable polymer nanocomposites
CN102811622A (en) 2010-02-22 2012-12-05 生物模拟治疗公司 Platelet-derived growth factor compositions and methods for the treatment of tendinopathies
EP2611470B1 (en) * 2010-08-31 2017-08-23 INSERM (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale) Porous polysaccharide scaffold comprising nano-hydroxyapatite and use for bone formation
US8551525B2 (en) 2010-12-23 2013-10-08 Biostructures, Llc Bone graft materials and methods
US9642933B2 (en) 2012-01-30 2017-05-09 Board Of Regents, The University Of Texas System Compositions comprising bioadhesives and methods of making the same
US20150289967A1 (en) * 2012-03-22 2015-10-15 The Curators Of The University Of Missouri Nanocomposites for soft tissue repair and replacement
US10207027B2 (en) 2012-06-11 2019-02-19 Globus Medical, Inc. Bioactive bone graft substitutes
JP6286447B2 (en) 2013-01-04 2018-02-28 ボード・オブ・リージエンツ,ザ・ユニバーシテイ・オブ・テキサス・システム Compositions containing citrate and applications thereof
EP2953581B1 (en) * 2013-02-05 2020-09-16 University of Utah Research Foundation Implantable devices for bone or joint defects
CN103301511A (en) * 2013-06-20 2013-09-18 王惠 Complex implant for fixing human skeletons
CN106456665A (en) * 2014-03-17 2017-02-22 宾夕法尼亚州研究基金会 Methods of promoting bone growth and healing
WO2015175983A1 (en) * 2014-05-16 2015-11-19 Allosource Composite bone constructs and methods
WO2016004222A1 (en) 2014-07-01 2016-01-07 Georgia Regents University Bio-compatible radiopaque dental fillers for imaging
CA3177726A1 (en) 2015-05-21 2016-11-24 Musculoskeletal Transplant Foundation Modified demineralized cortical bone fibers
CN109575249B (en) * 2018-12-26 2021-05-14 大连大学 Polycaprolactone/nano-hydroxyapatite composite material and preparation method thereof
GB2594243A (en) * 2020-04-15 2021-10-27 Arterius Ltd A bone cement
US11897202B2 (en) * 2022-04-11 2024-02-13 Daniel Todd Rose Method for 3D printing

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61185271A (en) * 1985-02-09 1986-08-18 鐘淵化学工業株式会社 Artificial blood vessel of which compliance and stress-strain curve are similar to live blood vessel and itsproduction
US4843112A (en) * 1987-03-12 1989-06-27 The Beth Israel Hospital Association Bioerodable implant composition
JPH04300559A (en) * 1991-03-29 1992-10-23 Jinkou Ketsukan Gijutsu Kenkyu Center:Kk Composite artificial blood vessel
JPH1052485A (en) * 1996-08-12 1998-02-24 Takiron Co Ltd Cell structure containing bioceramics and process for preparation thereof
WO1999052469A1 (en) * 1998-04-10 1999-10-21 Wm. Marsh Rice University Synthesis of poly(propylene fumarate) by acylation of propylene glycol in the presence of a proton scavenger
WO2000055300A1 (en) * 1999-03-18 2000-09-21 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Method for preparing porous, biodegradable and biocompatible, polymeric scaffolds for tissue engineering

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3463158A (en) * 1963-10-31 1969-08-26 American Cyanamid Co Polyglycolic acid prosthetic devices
AR205997A1 (en) * 1973-11-21 1976-06-23 American Cyanamid Co NORMALLY SOLID BIODEGRADABLE AND HYDROLYZABLE POLYESTER RESIN
US3997512A (en) * 1973-11-21 1976-12-14 American Cyanamid Company High molecular weight polyester resin, the method of making the same
US4181983A (en) * 1977-08-29 1980-01-08 Kulkarni R K Assimilable hydrophilic prosthesis
JPS5645814A (en) * 1979-09-25 1981-04-25 Kureha Chem Ind Co Ltd Hydroxyapatite, its ceramic material and its manufacture
US4452973A (en) * 1982-11-12 1984-06-05 American Cyanamid Company Poly(glycolic acid)/poly(oxyethylene) triblock copolymers and method of manufacturing the same
US4481353A (en) * 1983-10-07 1984-11-06 The Children's Medical Center Corporation Bioresorbable polyesters and polyester composites
US4722948A (en) * 1984-03-16 1988-02-02 Dynatech Corporation Bone replacement and repair putty material from unsaturated polyester resin and vinyl pyrrolidone
EP0173583B1 (en) * 1984-08-31 1990-12-19 Anelva Corporation Discharge apparatus
US4842604A (en) * 1985-02-19 1989-06-27 The Dow Chemical Company Composites of unsintered calcium phosphates and synthetic biodegradable polymers useful as hard tissue prosthetics
US4839215A (en) * 1986-06-09 1989-06-13 Ceramed Corporation Biocompatible particles and cloth-like article made therefrom
US4861757A (en) * 1986-11-14 1989-08-29 Institute Of Molecular Biology Wound healing and bone regeneration using PDGF and IGF-I
US5124316A (en) * 1986-11-14 1992-06-23 President And Fellows Of Harvard College Method for periodontal regeneration
US5019559A (en) * 1986-11-14 1991-05-28 President And Fellows Of Harvard College Wound healing using PDGF and IGF-II
US4961707A (en) * 1987-12-22 1990-10-09 University Of Florida Guided periodontal tissue regeneration
US4888413A (en) * 1988-01-11 1989-12-19 Domb Abraham J Poly(propylene glycol fumarate) compositions for biomedical applications
US5306500A (en) * 1988-11-21 1994-04-26 Collagen Corporation Method of augmenting tissue with collagen-polymer conjugates
JPH02141466A (en) * 1988-11-24 1990-05-30 Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd Ceramic composite material and production thereof
SE463979B (en) * 1989-06-29 1991-02-18 Assa Ab ELECTRICAL AND MECHANICAL ROAD POWERABLE LOADING DEVICE
US5425769A (en) * 1990-04-23 1995-06-20 Snyders, Jr.; Robert V. Composition of material for osseous repair
AU650382B2 (en) 1992-02-05 1994-06-16 Norton Company Nano-sized alpha alumina particles
US5397235A (en) * 1993-07-02 1995-03-14 Dental Marketing Specialists, Inc. Method for installation of dental implant
US5522895A (en) * 1993-07-23 1996-06-04 Rice University Biodegradable bone templates
US5681873A (en) * 1993-10-14 1997-10-28 Atrix Laboratories, Inc. Biodegradable polymeric composition
US5626861A (en) * 1994-04-01 1997-05-06 Massachusetts Institute Of Technology Polymeric-hydroxyapatite bone composite
US5733951A (en) * 1994-04-28 1998-03-31 Yaszemski; Michael J. Poly(propylene fumarate)
US5700289A (en) * 1995-10-20 1997-12-23 North Shore University Hospital Research Corporation Tissue-engineered bone repair using cultured periosteal cells
EP0906128A1 (en) * 1996-05-28 1999-04-07 1218122 Ontario Inc. Resorbable implant biomaterial made of condensed calcium phosphate particles
EP0842670A1 (en) * 1996-11-13 1998-05-20 Katsunari Nishihara Biomedical materials
US6071982A (en) * 1997-04-18 2000-06-06 Cambridge Scientific, Inc. Bioerodible polymeric semi-interpenetrating network alloys for surgical plates and bone cements, and method for making same
US6241771B1 (en) * 1997-08-13 2001-06-05 Cambridge Scientific, Inc. Resorbable interbody spinal fusion devices
ATE270905T1 (en) * 1998-12-14 2004-07-15 Osteotech Inc BONE TRANSPLANT FROM BONE PARTICLES

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61185271A (en) * 1985-02-09 1986-08-18 鐘淵化学工業株式会社 Artificial blood vessel of which compliance and stress-strain curve are similar to live blood vessel and itsproduction
US4843112A (en) * 1987-03-12 1989-06-27 The Beth Israel Hospital Association Bioerodable implant composition
JPH04300559A (en) * 1991-03-29 1992-10-23 Jinkou Ketsukan Gijutsu Kenkyu Center:Kk Composite artificial blood vessel
JPH1052485A (en) * 1996-08-12 1998-02-24 Takiron Co Ltd Cell structure containing bioceramics and process for preparation thereof
WO1999052469A1 (en) * 1998-04-10 1999-10-21 Wm. Marsh Rice University Synthesis of poly(propylene fumarate) by acylation of propylene glycol in the presence of a proton scavenger
WO2000055300A1 (en) * 1999-03-18 2000-09-21 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Method for preparing porous, biodegradable and biocompatible, polymeric scaffolds for tissue engineering

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011511808A (en) * 2008-02-07 2011-04-14 バイオミメティック セラピューティクス, インコーポレイテッド Compositions and methods for callus extension
JP2015180705A (en) * 2008-02-07 2015-10-15 バイオミメティック セラピューティクス, インコーポレイテッド Compositions and methods for distraction osteogenesis
JP2010032502A (en) * 2008-06-26 2010-02-12 Okayama Univ Bone quality inspection method for maxillofacial implant treatment
JP2012519517A (en) * 2009-03-06 2012-08-30 プロミミック エービー Generation of moldable bone substitute
JP2016005555A (en) * 2009-03-06 2016-01-14 プロミミック エービー Shapable bone substitute material formation
WO2010119897A1 (en) * 2009-04-17 2010-10-21 Hoya株式会社 Calcium phosphate cement composite for bone filling, and kit thereof
WO2010119953A1 (en) * 2009-04-17 2010-10-21 Hoya株式会社 Calcium phosphate cement composite for bone filling, and kit thereof
JPWO2010119897A1 (en) * 2009-04-17 2012-10-22 Hoya株式会社 Calcium phosphate cement composition for bone filling material and kit thereof
US8741053B2 (en) 2009-04-17 2014-06-03 Hoya Technosurgical Corporation Calcium phosphate cement composition and its kit for bone prosthesis
JP5688010B2 (en) * 2009-04-17 2015-03-25 Hoya株式会社 Calcium phosphate cement composition for bone filling material and kit thereof

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